NL8301638A - Werkwijze ter voorkoming, respectievelijk onderdrukking van krimp bij het afbinden en uitharden van waterige, hydraulisch bindmiddel bevattende samenstellingen. - Google Patents

Description

N.0. 31639 V ’ .

- 1 -

Werkwijze ter voorkoming, respectievelijk onderdrukking van krimp bij het afbinden en uitharden van waterige, hydraulisch bindmiddel bevattende samenstellingen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze ter voorkoming respectievelijk onderdrukking van krimp bij het afbinden en uitharden van waterige, hydraulisch bindmiddel bevattende samenstellingen door in deze hydraulisch bindmiddel bevatten-5 de samenstelling op een tijdstip niet later dan dat, waarop het afbindende water wordt toegevoegd, een adequate hoeveelheid van een uit afzonderlijke deeltjes bestaand koolstofhoudend materiaal te verwerken.

Een dergelijke werkwijze is reeds bekend uit het Amerikaanse 10 octrooischrift 3.234.035. Volgens deze publikatie bezit petro-leumcokes (d.w.z. cokes, verkregen als bijprodukt bij het kraken van zware koolwaterstofoliën tot lichtere fracties) het vermogen de bij het afbinden en uitharden van hydraulisch bindmiddel bevattende samenstellingen met behulp van water optre-15 dende krimp te voorkomen of te onderdrukken. Nadrukkelijk wordt er bovendien op gewezen, dat petroleumcokes ten aanzien van genoemd vermogen een uitzonderingspositie inneemt, omdat geen ander type cokes of koolstof een dergelijk krimp voorkomend respectievelijk krimp onderdrukkend vermogen bij het afbinden 20 en uitharden van waterige, hydraulisch bindmiddel bevattende samenstellingen zou bezitten. Deze bewering wordt aan de hand van vergelijkende proeven ook bevestigd (zie tabel II in kolom 5 van het Amerikaanse octrooischrift 3.234.035) want anders dan bij petroleumcokes vertoont magere cokes (delayed coke) 25 ondanks zijn chemische verwantschap met petroleumcokes toch geen krimp voorkomende of krimp onderdrukkende eigenschappen.

Ook het zo in hoge mate oppervlakte-actieve lampenzwart (carbon black) levert in dit' opzicht geen effect op (zie kolom 5, regels 39-47).

30 Verrassenderwijs werd nu echter gevonden, dat het mogelijk is ook aan magere cokes (delayed coke) en/of actieve kool genoemde krimp voorkomende respectievelijk krimp onderdrukkende eigenschappen te geven, indien men ze op een speciale wijze voorbehandelt en wel door ze v-ooraf aan een verhittingsbehan-35 deling bij een temperatuur boven 480°C te onderwerpen.

8301638 ' S - 2 - *

De uitvinding heeft derhalve betrekking op een werkwijze van het in de aanhef genoemde type en is gekenmerkt, doordat als koolstofhoudend materiaal een vooraf aan een verhittings-behandeling bij een temperatuur boven 480°C onderworpen magere 5 cokes (delayed coke) en/of actieve kool wordt gebruikt.

De uitvinding berust op het tot dusverre niet bekende inzicht, dat men het gedrag van magere cokes en/of actieve kool ten aanzien van hun invloed op de bij het afbinden en uitharden van waterige, hydraulisch bindmiddel bevattende samen-10 stellingen optredende krimp, door middel van een verhittings-behandeling op een temperatuur boven 48Q°C naar believen kan wijzigen, zodat men al naar gelang het af te binden hydraulische bindmiddel bevattende samenstellingssysteem, het hiervoor meest geschikte toeslagmiddel in de vorm van een voorbehandel-15 de magere cokes, actieve kool of combinatie hiervan kan gebruiken ten einde de'optredende krimp op te heffen. Dit inzicht biedt ten aanzien van de werkwijze volgens de uitvinding vooral dan technische uitkomst wanneer het betreffende toeslagmiddel bij toepassing in de gebruikelijke hoeveelheden de op-20 tredende krimp overtreft en expansie optreedt, welke dan slechts kan worden voorkomen door van het betreffende toeslagmiddel een adequaat geringere hoeveelheid te gebruiken, hetgeen « niet alleen economisch een voordeel is, doch bovendien de zich in het afbindende samenstellingssysteem ontwikkelende 25 drukspanningen ten gunste komt.

De bij de werkwijze volgens de uitvinding verkregen resultaten variëren met de bij de verhittingsbehandeling van de gebruikte magere cokees en/of actieve kool toegepaste temperatuur boven 480°C en met de bij deze behandeling toegepaste 30 verhittingsomstandigheden, zoals de al of niet aanwezigheid van lucht en/of stoom tijdens de verhittingsbehandeling. Bovendien zijn hierbij de resultaten bij magere cokes anders dan actieve kool. Deze variaties - die gemakkelijk met behulp van vooraf uit te voeren laboratoriumproeven kunnen worden 35 bepaald - verhogen echter in hoge mate de regelbaarheid van de werkwijze volgens de uitvinding, omdat voor het beoogde doel een ruimere keuze van mogelijkheden met betrekking tot het toe te voegen krimp vephinderende middel ter beschikking staat.

40 Het is niet duidelijk waaraan het met de op magere cokes 8301638 - 3 - ' ' t en/of actieve kool toe te passen verhittingsbehandeling op een temperatuur boven 48Q°C verkregen krimp verminderende effect is toe te schrijven. Klaarblijkelijk is er geen direct verband tussen dit effect en het specifieke koolstofgehalte 5 respectievelijk specifieke oppervlak van het bij de werkwijze volgens de uitvinding te gebruiken krimp verhinderende toe-slagmateriaal. Veeleer wordt aangenomen, dat de beschreven verhittingsbehandeling op een temperatuur boven 480°C, de geaardheid van het oppervlak van de fijn verdeelde magere cokes 10 en actieve kool (ook in hun poriën) zodanig wijzigt, dat het de eigenschap verkrijgt bij aanraking met water gassen te kunnen vrijmaken, die verantwoordelijk zouden zijn, dat bij het afbinden van waterige, hydraulisch bindmiddel bevattende, samenstellingen minder of geen krimp en zelfs expansie optreedt. Dit 15 verschijnsel zou het gevolg zijn van een verdringing van geadsorbeerde gasdeeltjes door water met als gevolg een desorptie van genoemde gasdeeltjes.

Bij het verhitten van de bij de werkwijze volgens de uitvinding te gebruiken magere cokes en/of actieve kool kan zowel 20 bij aanwezigheid als bij afwezigheid van lucht worden gewerkt. Vooral bij toepassing van magere cokes als krimp verhinderend toeslagmiddel bij de werkwijze volgens de uitvinding verdient de ♦ aanwezigheid van lucht bij de vooraf plaats vindende verhits tingsbehandeling aanbeveling, omdat daarbij betere krimp voor-25 komende effecten worden verkregen (zie Voorbeeld II). Ook is het mogelijk bij het verhitten van de magere cokes en/of actieve kool water of stoom op het materiaal te sproeien. Dit is vooral zinvol bij toepassing van actieve kool bij de werkwijze volgens de uitvinding (zie fig. 2).

30 Bij de werkwijze volgens de uitvinding kan elk willekeurig type magere cokes als krimp verhinderend toeslagmiddel worden gebruikt, mits deze magere cokes wordt gebruikt in de vorm van een vooraf op een temperatuur boven 480°C verhit materiaal.

Dit geldt ook voor de actieve kool.

35 De volgens de uitvinding voorbehandelde magere cokes en/of actieve kobl kan als krimp verhinderende toevoeging voor alle mogelijke waterige, hydraulisch bindmiddel bevattende samenstellingen worden toegepast. De volgens de uitvinding voorbehandelde magere cokes en/of actieve kool is derhalve 40 zowel voor snel afbindende, als voor normaal en langzaam af- 8301638 -4-.

bindende, hydraulisch bindmiddel bevattende samenstellings-systemen geschikt en is voor diverse typen specie te gebruiken, d.\i/.z. zowel voor voegcementspecie, mortelspecie, als voor betonspecie. Bovendien kunnen de waterige, hydraulisch 5 bindmiddel bevattende samenstellingen ook nog andere toegevoegde materialen bevatten, zoals water reducerende middelen, versnellers en vertragers.

De voorbehandelde magere cokes en/of actieve kool kan op ieder tijdstip aan de hydraulisch bindmiddel bevattende samen-10 stelling worden toegevöegd, mits dit tijdstip niet later is dan dat, waarop het afbindende water wordt toegevoegd. De voorbehandelde magere cokes en/of actieve kool kan derhalve hoogstens nog. gelijktijdig met het water aan de hydraulisch bindmiddel bevattende samenstelling worden toegevoegd. De 15 voorbehandelde magere cokes en/of actieve kool kan zowel vooraf met het hydraulische bindmiddel als met het te gebruiken vaste vulmateriaal als met een mengsel van het hydraulische bindmiddel en het te gebruiken vaste vulmateriaal worden gemengd. Het is echter ook mogelijk alle bestanddelen van de 2G samenstelling me;t inbegrip van de voorbehandelde magere cokes en/of actieve kool gelijktijdig in een stationaire of een rijdende menger met elkaar te mengen. Aangezien de hoeveelheid van de voorbehandelde magere cokes en/of actieve kool, die in een bepaald systeem moet worden gebruikt, het best op grond van 25 de in het systeem aanwezige hoeveelheid hydraulisch bindmiddel kan worden berekend, verdient het aanbeveling de voorbehandelde magere cokes en/of actieve kool in de hydraulisch bindmid-·: del bevattende samenstelling te verwerken alvorens deze naar de verbruiker te verzenden.

30 De uitvinding heeft dan ook nog betrekking'op een werkwijze ter bereiding van een met water af te binden en uit te harden hydraulisch bindmiddel bevattende samenstelling, die gekenmerkt is doordat hierin een adequate hoeveelheid van een uit afzonderlijke deeltjes bestaande, vooraf aan een verhit-35 tingsbehandeling bij een temperatuur boven 480°C onderworpen magere cokes en/of actieve kool is verwerkt.

Met de volgens de uitvinding voorbehandelde magere cokes en/of actieve kool wordt bij de toepassing ervan in waterige, hydraulisch bindmiddel bevattende samenstelling echter nog 40 een tweede effect verkregen. Deze voorbehandelde magere cokes 830 1 63 8 - 5 - i - % en/of actieve kool bezit n.1. het vermogen een bij afbindende hydraulisch bindmiddel bevattende samenstellingen vaak optredend ongewenst verschijnsel, te weten uitzweten, te kunnen verminderen. Het verschijnsel van het uitzweten, waarbij vast 5 materiaal zich afzet en tegelijkertijd water naar de oppervlakte doordringt, is bijzonder ongewenst bij het funderen van machines omdat daarbij onder de bodemplaten en de steun- en verster- ' kingsstangen holle ruimten ontstaan, die met water zijn gevuld.

Na het drogen blijven deze holle ruimten echter bestaan en ver-1Q lagen de sterkte van de fundering. Het is bijzonder opmerkelijk, dat de volgens de uitvinding voorbehandelde magere cokes en/of actieve kool ook een vermindering van het uitzweetverschijnsel kan bewerkstelligen.

De nu volgende voorbeelden verduidelijken de uitvinding.

15 De in deze voorbeelden genoemde getallen ale maat voor de bij het afbinden van de beschreven waterige, hydraulisch bindmiddel bevattende, samenstellingen verkregen krimp respectievelijk uitzetting (expansie) werden bepaald door gebruik te • maken van de ASTM-standaard methode C 827-75T. Volgens deze 20 uiterst gevoelige methode wordt een cilindervormig vat met een vrij oppervlak van ongeveer 10?ó tot een hoogte van 8,8 cm volgegoten met de te beproeven hydraulisch bindmiddel bevattende samenstelling, nadat deze met het afbindende water is gemengd. Ten einde verdamping te verhinderen wordt een dun 25 olielaagje op het oppervlak van de afbindende massa gebracht.

De tijdens het afbinden in de afbindende massa optredende volumevermindering (krimp) of volumevermeerdering (uitzetting) manifesteert zich nu in een daling of een stijging van het oppervlak van de afbindende massa in genoemd cilindervormig 30 vat. Ten einde deze daling respectievelijk stijging met zo groot mogelijke nauwkeurigheid te bepalen wordt het dalende respectievelijk stijgende oppervlak van de samenstelling in de vorm van een schaduw met behulp van een gefocuseerde lichtbundel in een 88-malige vergroting op een beeldscherm geprojecteerd, , in.2,5 cm-§enheden 35 dat van een verticale graduermg/is voorzien. Gedurende de afbinding en harding van de samenstelling (bij langzaam verhardende systemen duurt dit 3 tot 4 uren en bij snel hardende systemen minder dan 60 minuten) kan de beweging van genoemd oppervlak nauwkeurig worden gadegeslagen en de verandering 40 ervan in 2,5 cm-eenheden worden genoteerd. Om de bepaling 8301638 - 6 - van de beweging van het oppervlak nog te vergemakkelijken plaatst men een balletje op het bewegende oppervlak. De krimp, respectievelijk uitzetting van de afbindende massa wordt dan bepaald aan de hand van de top van de schaduw van 5 het bolletje op het beeldscherm.

Voorbeeld I

Magere cokes met een afmeting der deeltjes van minder dan 1,19 mm werd op verschillende wijze voorbehandeld.

1. niet voorbehandeld (onbehandeld) 1G 2. droog verhit op 120°C (gedroogd)

3. droog verhit op 480°C

4. droog verhit op 700°C

5. droog verhit op 815°C

6. nat verhit op 480°C bij aanwezigheid van stoom 15 7. nat verhit op 700°C bij aanwezigheid van stoom 8. nat verhit op 815°C bij aanwezigheid van stoom.

Bij de voorbehandelingen 2 t/m 8 werd de magere cokes in een oven van het type "1400", vervaardigd door "Thermolyne" van Dubuque, Iowa (U.S.A.) al of niet bij aanwezigheid van 20 stoom (door sproeien met water) 1-2 uren lang op de gewenste temperatuur verhit. Deze verhittingen vonden plaats bij aanwezigheid van een geringe hoeveelheid lucht, doordat genoemde oven van het gesloten type is en de atmosfeer binnen de oven in hoofdzaak uit CO en C02 bestaat als gevolg van 25 de oxydatie van koolstof.

Van elk der genoemde monsters magere cokes werden 7,5 gew.dln met 42,5 gew.dln hydraulisch bindmiddel "type I" en 50 gew.dln zand gemengd en de aldus verkregen samenstellingen zorgvuldig met water gehomogeniseerd (ongeveer 8,5 liter per 30 50 kg samenstelling). Na het cilindrische vat op de bovengenoemde wijze te hebben gevuld werd van elk der afbindende samenstellingen met behulp van bovenvermelde ASTM-methode de krimp respectievelijk de uitzetting vervolgd. De resultaten zijn in de nu volgende Tabel onder A in 2,5 cm-eenheden weer-35 gegeven. Bovendien werden van de samenstellingen met de onbehandelde magere cokes 1 en de voorbehandelde cokesmaterialen 2 t/m 5 de resultaten in figuur 1 in beeld gebracht.

Op dezelfde wijze werd een reeks proeven uitgevoerd, waarbij in plaats ’van magere cokes als krimp verhinderend mate-40 riaal actieve kool aan de hydraulisch bindmiddel bevattende 8301638 t - 7 - * Λ samenstelling werd toegevoegd. Er werd op precies dezelfde wijze te werk gegaan als hierboven aangegeven voor magere cokes met dien verstande, dat bij de voorbehandelde actieve kool no. 2 9,5 1, bij de voorbehandelde actieve kool no. .6 10 1 en 5 bij de voorbehandelde actieve kool no. 3 10,4 1 water per 50 kg samenstelling werd toegepast. Ook deze resultaten zijn in de Tabel onder B in 2,5 cm-eenheden aangegeven en in figuur 2 in beeld gebracht.

Tér vergelijking werd dezelfde reeks proeven nogmaals uit-10 gevoerd met dien verstande, dat hierbij als krimp verhinderend middel actief aluminiumoxyde werd gebruikt. De resultaten zijn eveneens in de Tabel onder C aangegeven en in figuur 3 in beeld gebracht. Bij de bereiding der samenstellingen werd op dezelfde wijze te werk gegaan met dien verstande, dat bij het 15 onbehandelde actieve AlgO^ No. 1 9,5 1 en bij het voorbehandelde actieve A^O^ No. 3 10 1 water per 50 kg samenstelling werden toegepast.

Ter vergelijking werd tevens eenzelfde proef uitgevoerd, waarbij op precies dezelfde wijze werd te werk gegaan als aange-20 geven voor de proevenreeks A met dien verstande, dat in plaats van de 7,5 gew.dln magere cokes 7,5 gew.dln zand in de afbindende samenstelling werden verwerkt. Deze blanko proef is ter vergelijking zowel in figuur 1 als in figuur 2 aangegeven.

8301638 - 3 -

1 I

I I

I I

I I

I ΓΛ I

I α I

l CM I O^fCOCMr-CQlACO

, Γ-Η I

1 <1 HNHNNHNH

I U I

1 <4-1 I I I I I I I I

I ω I

I -Ρ I

I -P I

I a I

I ca I

t 1 I t

I I

I__I-------------------—.................

I I

I P- I

I O I

I -P I

I CO 1 I Ι-Hl r-l<fiAvO Ή Ή I Ol n ft A fk· Λ ** Λ I οι a cm α μ ι ν ν ν ι ω -χ ι I I I + I I + + +

I Ο I

I > I

. C -Ρ I 0 1 ω co ι ·π ι

Ό Ο 1 -Ρ I

ω ρ ι οι JT CO I 0 1 C Ο- I ι ο α ι ι Ο (0 I—-1--------------- -Ρ ιοι ε ω ι οι ο ο ι .χ ι ε χ ι οι co ia ca ι οι ία η m to η σ\ \ο • (D CO I < I - cm -Ρ ι οι (Noaa><trHr^r^ Χ£ C I ρ ι C ·Η 0 I 01 I Ι++Ι+ +

•Ρ 3 > I ΟΙ I

_1 Ρ I 0 I

u λ α ο ι ε ι ca ι 0 c ι ι < w cn ·η ι„—__-1-------—- η- α. -ρ ι ι ε -ρ α ι ι Ό •Η 0 ρ ι ι co ρ x: οι ι ι ο ε ε ε XC Ρ I ι ο ο ο ο Q. 0 ι ι ρ ο ο ο U- ο 3> ι I Ό -Ρ -Ρ *Ρ ο I I 0 0 0 0 C C I I cn *-ν: 0 0 1 I —' -Ρ -Ρ -Ρ + Ν 0 I I 0 0 0

W0 ι I CJCJOOEEE

rH C I I ο ο ο ο α 0 ·η ι ι oaomouo ccn ι ι cm co ο <—ιο ο ο •Η Cp I I ι—Ί <ƒ I"· C0 Ο Ο Ι·Λ -Ρ 0 I I D Ο Η 4J ι ι a a a α <ι· η- ω 0 0 ι ι ο ο ο ο ν ιΗ ι ι a a α

4J 0 I I 4-14J-P-POOO

•Η Ο I I Ό ·Η ·Ρ ·Η ·Ρ

ZDN ι ι r-ix:jix:x:+JxJ4J

ι I 0 Ρ ρ Ρ Ρ ·Η ·Η ·Η ι ι -O0000JIJZX:

I I c>>>>PPP

I 10 0 0 0 ι ι raoioiüii>3 ι ι 0 o o o o

I I J30000-P-P+J

ι I CPPPP0OO

I I ΟΌΌΌΌ C C C

I I

I I

I I

I I

I I

I * ι *

I O I

1 c I rlWIOdtAVOr^CO

I I

I I

8301638 - 9 -

Voorbeeld II

Een droog op een temperatuur van 700°C verhitte magere cokes werd op precies dezelfde wijze in een afbindende samenstelling verwerkt als beschreven in Voorbeeld I. Bij de ver-5 hitting van de magere cokes,werd evenwel in de gebruikte oven een luchtspleet van 6 mm aangebracht, zodat tijdens deze verhitting een verhoogde hoeveelheid lucht aanwezig was. Deze enigszins gewijzigde omstandigheid bij het verhitten van de magere cokes had echter een aanmerkelijke invloed op de uit-10 zetting. In plaats van een uitzetting van 8,8.2,5 cm - eenheden (zie tabel uit Voorbeeld I bij de voorbehandelde cokes no. 4) werd een uitzetting van 17,5 2,5 cm - eenheden vastgesteld, hetgeen een niet onaanzienlijke verbetering van de krimp verhinderende eigenschap betekent.

8301638

Claims (3)

1. Werkwijze ter voorkoming respectievelijk onderdrukking van krimp bij het afbinden en uitharden van waterige, hydraulisch bindmiddel bevattende samenstellingen, door in deze hydraulisch bindmiddel bevattende samenstelling op een tijd- 5 stip niet later dan dat, waarop het afbindende water wordt toegevoegd, een adequate hoeveelheid van een uit afzonderlijke deeltjes bestaand koolstofhoudend materiaal te verwerken, met het kenmerk, dat als koolstofhoudend materiaal een vooraf aan een verhittingsbehandeling bij een tempe-10 ratuur boven 480°C onderworpen magere cokes (delayed coke) en/of actieve kool wordt gebruikt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men een magere cokes en/of een actieve kool gebruikt, die bij de verhittingstemperatuur met water werd be- 15 spro-eid of met stoom werd behandeld.

3. Werkwijze ter bereiding van een met water af te binden en uit te harden hydraulisch bindmiddel bevattende samenstelling, met het kenmerk, dat men in de hydraulisch bindmiddel bevattende samenstelling een adequate 20 hoeveelheid van de uit afzonderlijke deeltjes bestaande magere cokes en/of actieve kool verwerkt, zoals verkregen met de werkwijze volgens conclusie 1 of 2. -o-o- 25 * 8301638