FI85581C - Foerfarande och tillsatsmedel foer framstaellning av betong, gjutkeramik och liknande. - Google Patents

Foerfarande och tillsatsmedel foer framstaellning av betong, gjutkeramik och liknande. Download PDF

Info

Publication number
FI85581C
FI85581C FI903003A FI903003A FI85581C FI 85581 C FI85581 C FI 85581C FI 903003 A FI903003 A FI 903003A FI 903003 A FI903003 A FI 903003A FI 85581 C FI85581 C FI 85581C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
slag
binder
alkali
solution
och
Prior art date
Application number
FI903003A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI903003A7 (fi
FI903003A0 (fi
FI85581B (fi
Inventor
Heikki Ahonen
Original Assignee
Flowcon Oy
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 Flowcon Oy filed Critical Flowcon Oy
Priority to FI903003A priority Critical patent/FI85581C/fi
Publication of FI903003A0 publication Critical patent/FI903003A0/fi
Publication of FI903003A7 publication Critical patent/FI903003A7/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI85581B publication Critical patent/FI85581B/fi
Publication of FI85581C publication Critical patent/FI85581C/fi

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Description

85581
Menetelmä ja lisäaine betonin, valukeraamin tai sentapaisen valmistamiseksi
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä alkaliaktivoitavan sideaineen valmistamiseksi.
Keksintö koskee myös patenttivaatimuksen 5 johdannon mukaista lisäainetta, jota voidaan käyttää sideaineen valmistukseen.
Kuonaan perustuvat sideaineet eli sementit ovat olleet tuttuja rakentajille jo vuosikymmenet. Alkaliaktivoidut kuona-sementit ovat edelleen olleet tunnettuja noin 20 vuoden ajan, mutta yleisempään käyttöön ne eivät ole tulleet vielä näihin päiviinkään mennessä.
Kuonasideaine valmistetaan granuloimalla ja jauhamalla rau-takuona tai vastaava kuona-aines, minkä jälkeen se alkali-aktivoidaan sekoittamalla siihen sopivaa alkalia, kuten alkali- tai maa-alkalihydroksidia tai -karbonaattia. Alkali pilkkoo kuonapartikkelin pinnassa olevia silikaattiketjuja ja saa aikaan niiden yhtymisen partikkelista partikkeliin. Näin muodostuu kemiallisia sidoksia vierekkäisten partikke-leiden välille. Alkaliaktivointiin on tavallisimmin käytetty natriumhydroksidia, jonka määrä on noin 1___5 % aktivoitavan kuonan määrästä, ja/tai soodaa eli natriumkarbonaattia.
Kun kovettuneen kuonasementin matriisia tarkastellaan elektronimikroskoopilla havaitaan, että partikkeleiden välitila on täysin tyhjä; hyvin harvojen partikkeleiden välillä on visuaalisesti havaittavissa suoria kontakteja. Huolimatta tästä matriisilla on mitattavissa suuria puristus- ja taivutuslujuuksia. Tämä merkitsee, että ne harvat sidokset, jotka ovat olemassa, ovat erittäin lujia.
Alkaliaktivoiduilla kuonasementeillä saavutetaan betonimassoissa mm. seuraavat kiistattomat edut: 2 85581 - nopea kovettuminen, joka on säädeltävissä kemikaalien annostelulla, - kemiallinen kestävyys ja - palonkestävävyys.
Haittapuolina pidetään puolestaan erillisen aktivointiliuok-sen käsittelyä ja kovettumisen alkuvaiheessa syntyviä mikro-halkeamia. Tämän lisäksi epätietoisuutta lisää se, että kuonasementtiä ja siitä valmistettua betonia yritetään tutkia portlandsementille tyypillisillä keinoilla ja kriteereillä, jotka eivät ole relevantteja.
Kuumakeraamit ovat viime aikoina kehittyneet voimakkaasti. Niiden tutkimuksissa on ilmennyt, miten tärkeää lujuudelle on materiaalin mikrorakenteen hallinta, eli tyhjät tilat eivät lisää lujuutta.
Kuumakeraameissa tyhjät tilat täytetään pintajännitysvoimien avulla. Sulat pienet partikkelit liittyvät näet yhteen ja välitilat täyttyvät, mistä syystä keraamien sintrausvaihe yleensä suoritetaan vakuumissa ja kovassa puristuksessa.
Toinen ainesluokka ovat kylmäkeraamit eli kemiallisesti sidotut keraamit. Näitä ovat faktisesti kaikki sementit. Kylmäkeraamien lujuudet poikkeavat oleellisesti tunnettujen sementtien lujuuksista. Lähinnä nämä lujuusominaisuudet on saatu aikaan valssaamalla ja puristamalla, jolloin tiheydet nousevat ja välitilat pienenevät.
Nämä valmistustavat eivät kuitenkaan sovellu rakennustarkoituksiin, joissa materiaali pitää määritellä valukeraamiksi, koska yksinkertaiset valumenettelyt ovat rakennusosien tuotannossa taloudellinen välttämättömyys.
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyvät epäkohdat ja saada aikaan aivan uudenlainen menetelmä sideaineen alkaliaktivoimiseksi.
• M · 3 B5581
Keksintö perustuu siihen yllättävään havaintoon, että hienojakoinen rautakuona, joka on olennaisesti lasimaisessa tilassa, liukenee lähes täydellisesti väkevään, kuumaan NaOH-liuokseen. Tässä liuotuksessa muodostuu siirappimainen opaa-linen liuos, jossa jäljellä olevat partikkelit ovat suuruusluokaltaan £ 0,2 mikronia, eli alle näkyvän valon aallonpituuden. Ilmeisesti on niin, että kokonaan liuennut osa sili-kaattimaterialaista on pilkkoutunut klustereiksi (hienoiksi partikkeleiksi), jotka ovat niin pieniä, ettei vastaavaa kokoa koskaan voida saavuttaa mekaanisella jauhatuksella.
Keksintömme yhteydessä on edelleen todettu, että kun sanottua siirappimaista liuosta laimennetaan vedellä huoneen lämpötilassa tai korotetussa lämpötilassa, siitä saostuu suuri määrä pieniä kiteitä. Tästä materiaalista on röntgentutkimuksella löydetty mm. seuraavia mineraaleja:
MgAl5FeSi11042 · 40 H2O ja 5 MgO · Al203 · 3Si02 * 4 H20.
Valmistettaessa alkaliaktivoitavaan sideaineeseen perustuvaa betonimassaa tai valukeraamia tuodaan sekoitusvaiheessa muun materiaalin mukana seokseen automaattisesti lisää vettä. Lisäämällä tällaiseen seokseen yllä selostettua kuonan liuotuksesta saatua siirappimaista ainesta tapahtuu laimenemisen vuoksi saostumista, jolloin syntyy mainittuja hienoja kiteitä, jotka ovat olennaisesti samaa materiaalia kuin aktivoitava muu sideaine. Samalla laimennuksen yhteydessä seokseen vapautuu alkalia, joka toimii normaaliin tapaan alkaliakti-vaattorina.
Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
Keksinnön mukaiselle lisäaineelle on puolestaan tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 5 tunnusmerkki-: osassa.
4 85581
Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan sideaineen lähtöaineena käytettävästä hienojakoisesta kuonasta liuotetaan käytettävään alkaliaktivaattoriin niin paljon kuonaa kuin kulloinkin käytettävä aktivaattorimäärä pystyy liuottamaan. Tämä erikseen valmistettu osa käytetään koko materiaalin aktivointi- ja täytelisäaineeksi.
Tässä suoritusmuodossa lasketaan ensin käytettävän kuona-sideaineen määrän pohjalta tarvittava alkaliaktivaattorin määrä. Alkaliin, eli tavallisesti natriumhydroksidin vesi-liuokseen (lipeään), lisätään tämän jälkeen voimakkaasti sekoittaen niin paljon kuonaa, kuin siihen liukenee. Edullisesti suoritetaan lisääminen kiehuvaan väkevään lipeään. Käytettävän lipeän konsentraatio on sopivimmin noin 20...60 paino-%. Lipeään liuotettavan kuonan määrä on vastaavasti edullisesti noin 10...40 paino-% lipeän painosta. Saatu siirappimainen, läpikuultamaton betonin ja valukeraamin lisä-aineliuos jäähdytetään. Liuos lisätään betonimassaan, joka muina komponentteina kuonan loppuosan lisäksi sisältää esim. kiviainesta, nesteytintä ja muita lisäaineita.
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä betonimassan pienet tilat saadaan täytetyiksi saostuvilla kidepartikkeleilla ja liuotuksessa syntyneillä klustereilla. Samalla pystytään edistämään kidealkioiden syntymistä ja sitä seuraavaa kiteytymistä, ilman että tarvittaisiin lisätä alkaliaktivaattorin määrää.
Kuten yllä mainittiin, saadaan keksinnön mukaisella menetelmällä aikaan kiteitä ja muita klusteri-partikkeleita, jotka hiukkaskooltaan ovat pienempiä kuin mihin millään jauhamis-menetelmällä päästään. On yleisesti tunnettua, että keraamien ja hydraulisten sideaineiden lujuus kasvaa sitä paremmin, mitä pienemmistä partikkeleista matriisi koostuu. Yleisen materiaalien lujuusteorian mukaan matriisin vetolujuus noudattaa seuraavaa yleistä sääntöä:
II
• · I > 5 85581 /E (1 - p3) R Exp (-kp) — PII c jossa P on huokoisosuus, E kimmokerroin, R ja k materiaaliparametrejä sekä C huokoskoko.
Nähdään, että lujuus nousee nopeasti, kun pienet tilat täyttyvät ja huokoiset pienenevät.
Kun materiaalin työstettävyys vaatii aina tällaisten valuke-raamien kyseessä ollessa suuremman määrän sekoitusvettä kuin hydrataatio tulee vaatimaan, tulee matriisiin aina jäämään huokosia. Näitä huokosia voidaan pienentää ja niiden osuutta vähentää, kun keksinnön mukaisesti osa sekoitusvedestä korvataan sanotulla liuotusliuoksella. Kaikissa tapauksissa huokosten yksittäiskoko merkittävästi vähenee, kun pienet kiteet täyttävät kaikki välitilat.
Keksintö ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan suo-ritusesimerkin avulla.
ESIMERKKI
Lisäaineen valmistus 450 g hienoksi jauhettua rautakuonaa, jonka hienous oli 700 m2/kg, liuotettiin 1,5 kg 50-prosenttista NaOH-liuosta 137eC:n lämpötilassa, jossa emäliuos alkoi kiehua. Seosta sekoitettiin voimakkaasti noin 20 min ajan. Tämän jälkeen seoksen annettiin jäähtyä, jolloin muodostui punaruskea siirappimainen läpinäkymätön liuos, jossa ei kuitenkaan optisella mikroskoopilla löydetty näkyviä partikkeleita. Liuosta käsiteltäessä todettiin, että osa (noin 25 - 30 g) käytetystä kuonasta oli jäänyt pohjalle liukenematta, todettiin myös, että nämä edustivat alkuperäisen materiaalin suurimpia : partikkeleita.
6 85581
Betonin valmistus
Sanottua liuotuksessa saatua materiaalia käytettiin prisma-muotissa tehtyihin koepaloihin seuraavan reseptin mukaisesti: jauhettua kuonaa 450 g normihiekkaa 1350 g lignosulfonaattia 1,5 % liuotuslisäainetta 47 g (vastaa NaOH-ekvivalenttia 4,8 %) Tulokset:
Aika Lämpötila Puristuslujuus/MPa 1 h 80 eC 15,9 1 vrk 20 eC 46,4 7 vrk 20eC 50,5
Prismoista otetuissa hieissä havaittiin mikrohalkeamia olennaisesti vähemmän kuin vastaavissa prismoissa ilman liuotuslisäainetta: Mikrohalkeamien suhde oli 9/10 liuotuslisäai-neella ja 6,5/10 pelkällä NaOH-aktivoinnilla, kun 10 merkitsee täysin särötöntä matriisia.
Prismojen kutistumat jäävät 56 vrk mittauksella arvoon 0,65 mm/m, kun se normaalilla tavalla aktivoidussa kuonasementissä oli sama kuin portlandsementillä tehdyissä prismoissa, eli noin 1,0 mm/m.
Olennaista oli vähäisempien mikrohalkeamien lisäksi nopea alkulujuuden kehitys erityisesti lämpimässä.
li

Claims (5)

7 85581
1. Menetelmä betonin, valukeraamin tai sentapaisen valmistamiseksi, jonka menetelmän mukaan - sideaineena käytetään kuonaa, joka on aktivoitavissa vesipitoisella alkalilla, - sideaineeseen sekoitetaan tarvittavat täyte- ja lisäaineet sellaisen sideaineseoksen tuottamiseksi, joka sisältää ainakin hieman vettä, ja - saatu sideaineseos kovetetaan, tunnettu siitä, että - sideaineseokseen lisätään ennen kovettamista liuos, joka on saatu liuottamalla hienojakoista kuonaa alkaliaktivaattoriin.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa sideaineena käytetään masuunikuonaa, tunnettu siitä, että - kuonasta erotetaan osa, joka liuotetaan käytettävään alkaliaktivaattoriin, ja - ainakin oleellisesti koko käytettävän alkaliaktivaat-torin määrä lisätään sideaineseokseen kuonaa sisältä- ’ vän liuoksen muodossa.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sideainekuonasta liuotetaan alkaliaktivaattoriin niin paljon kuonaa kuin käytettävä aktivaattori-määrä pystyy liuottamaan.
4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuos on saatu lisäämällä kuona voimakkaasti sekoittaen kiehuvaan väkevään natriumhydroksidi-liuokseen, jonka konsentraatio on noin 20...60 paino-%, jolloin lipeään liuotetun kuonan määrä on noin 10...40 paino-% lipeän painosta.
5. Alkaliaktivoitua sideainetta sisältävän betonin, valuke-keraamin tai sentapaisen valmistuksessa käytettävä lisäaine, tunnettu siitä, että se käsittää natriumhydroksidi- 8 85581 liuoksen, jonka konsentraatio on noin 20...60 paino-% ja johon on liuotettu noin 10...40 paino-% kuonaa. li 9 85581
FI903003A 1990-06-15 1990-06-15 Foerfarande och tillsatsmedel foer framstaellning av betong, gjutkeramik och liknande. FI85581C (fi)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI903003A FI85581C (fi) 1990-06-15 1990-06-15 Foerfarande och tillsatsmedel foer framstaellning av betong, gjutkeramik och liknande.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI903003 1990-06-15
FI903003A FI85581C (fi) 1990-06-15 1990-06-15 Foerfarande och tillsatsmedel foer framstaellning av betong, gjutkeramik och liknande.

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI903003A0 FI903003A0 (fi) 1990-06-15
FI903003A7 FI903003A7 (fi) 1991-12-16
FI85581B FI85581B (fi) 1992-01-31
FI85581C true FI85581C (fi) 1992-05-11

Family

ID=8530637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI903003A FI85581C (fi) 1990-06-15 1990-06-15 Foerfarande och tillsatsmedel foer framstaellning av betong, gjutkeramik och liknande.

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI85581C (fi)

Also Published As

Publication number Publication date
FI903003A7 (fi) 1991-12-16
FI903003A0 (fi) 1990-06-15
FI85581B (fi) 1992-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101534217B1 (ko) 플라이애시, 고로슬래그 및 분말형 알칼리 활성화제를 이용한 건식 무시멘트 콘크리트 및 그 제조 방법
US5073198A (en) Method of preparing building materials
NO164232B (no) Raskt herdende betongsammensetning.
JPS6136183A (ja) 気泡コンクリ−トの製造法
JPH0157070B2 (fi)
US5082501A (en) Method of preparing building materials
KR102349613B1 (ko) 급속 팽창 경화형 시멘트 혼합재 조성물과 이를 이용한 현장 수화 콘크리트 매트, 그리고 콘크리트 매트의 시공방법
EP0397189A3 (en) Mixed gypsumless portland cement and its production
KR102807851B1 (ko) 균열 방지 및 치유 성능이 우수한 콘크리트 옹벽블록
KR101377475B1 (ko) 마사토와 마사토로부터 모래 분리에 따라 발생되는 슬러지를 이용한 황토 블록의 제조방법
KR101612113B1 (ko) 콘크리트용 결합재 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트 조성물
FI85581B (fi) Foerfarande och tillsatsmedel foer framstaellning av betong, gjutkeramik och liknande.
JPH06501909A (ja) 建築材料製造における潜在的に水和性の塩基性溶鉱炉スラグの活性化を改善する方法
KR20160144049A (ko) 건식 무시멘트 콘크리트를 사용한 축사 바닥판 및 그 제조 방법
KR102581342B1 (ko) 마그네시아-실리카계 친환경 그라우트재와 그 제조방법, 그리고 그 제조방법으로 제조된 그라우트재를 이용한 그라우팅 공법
KR102855044B1 (ko) 산업부산물을 활용한 무시멘트 결합재 및 그 무시멘트 결합재를 이용한 인공골재의 제조 방법
CN119661145A (zh) 一种抗碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的混凝土及其制备方法
JP2002179451A (ja) スラグ骨材を用いたコンクリートまたはモルタル
KR101262447B1 (ko) 인조석 제조용 페이스트 조성물, 이를 이용한 인조석 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 무기 바인더계 인조석
Fang et al. The Influences and Effect Mechanism of Low Temperature Curing on the Performances of Basic Magnesium Sulfate Cement
Kahlouche et al. Mechanical performance and durability of mortar based on slag cement and NaOH-activated slag
US3920466A (en) Binder for cementing wells
RU2413703C2 (ru) Способ получения строительного древошлакового композита
JP2843520B2 (ja) 石炭灰質固化物の製造方法
KR100592870B1 (ko) 제강슬래그를 이용한 콘크리트

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: FLOWCON OY