NO164232B

NO164232B - Raskt herdende betongsammensetning.

Info

Publication number: NO164232B
Application number: NO850511A
Authority: NO
Inventors: Joseph Davidovits; James Linwood Sawyer
Original assignee: Lone Star Ind Inc
Priority date: 1984-02-22
Filing date: 1985-02-11
Publication date: 1990-06-05
Also published as: EP0153097A2; DK160086C; WO1985003699A1; FI76780B; NZ211089A; FI76780C; DK60985A; DE3574695D1; ES540652A0; NO164232C; FI850514A0; US4509985A; MX164940B; MA20358A1; DK60985D0; ATE48586T1; AU3996785A; TR22174A; JO1387B1; ES8605450A1

Abstract

Raskt herdende mineralpolymersaiiunensetning fremstilles. av et polysialat siloksomateriale som oppnås ved å. tilsette til en reaktantblanding som består av aluminium-silikatoksyd (SijO^, A^Oj) n meJ aluminiumkationet i en firetallig koordinasjon, sterkt alkaliske forbindelser som f.eks. natriumhydroksyd og/eller kaliumhydroksyd,. vann, og en natrium/kalium polysilikatoppløsning; fra 15 til 26 vekt-deler nedmalt masovnslagg, basert på vekten av den reaktive blandingen av polysialat siloksopolymeren.Tilstrekkelig herding til at formene kan fjernes oppnås med denne sammensetningen i løpet av 1 time.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører raskt herdende betongsammensetning. Denne anvendes for fremstilling av støpte eller formede gjenstander ved romtemperatur, eller temperaturer generelt opp til 120<*>C, hvor sammensetningen har nådd tilstrekkelig styrke til at formen kan fjernes i løpet av 90

minutter fra støpingen eller formingen. Disse raskt herdende sammensetningene oppnås ved å blande en mineral-geopolymer,

kalt et polysialat, masovnslagg, som oppnås ved fremstilling av jern i en masovn og eventuelt et inert fyllstoff.

Mineral-geopolymerene kalles polysialater og har følgende

empiriske formel:

hvor "z" er 1, 2 eller 3; "M" er et enverdig kation som f.eks. kalium eller natrium, og 1"n" er graden av polykondensering. Dersom 11 z" er 1 har mineralr-geopolymeren formelen: og kalles polysialat, eller PS, og er av K-PS polymerf orbin-delsestypen når "M" er kalium. Der hvor "z" er 2 har mineral-geopolymeren formelen: og kalles polysialatsilokso eller PSS. Når "M" er natrium eller en blanding av natrium og kalium kalles geopolymeren (natrium, kalium)-polysialatsilokso eller NaKPSS. Den kjemiske formelen for NaKPSS kan skrives som:

Fremgangsmåten for fremstilling av NaKPSS eller KPS er beskrevet i U.S. patent 4 349 386 <p>g U.S. patent 4 472 199. Den innbefatter at det fremstilles en natriumsilisium-aluminat/kaliumsilisium-aluminat vannblanding hvor sammensetningen av reaktantblandingen, uttrykt ved molforhold av oksyd, faller innenfor de områdene som er angitt i tabell A nedenfor.

TABELL A

Oksyd- molforhold for reaktantblandin<g>en

hvor M20 står for enten Na20 eller K20 eller blandingen (Na2O.K20).

Den vanlige fremgangsmåten for fremstilling av denne blandingen innbefatter at et aluminium-silikatoksyd, alkali, og en kolloidal silisiumoksydsol eller alkalipolysilikat oppløses i vann. Aluminium-silikatoksydet (Si205, Al202)n kan fremstilles fra et polyhydroksy-aluminium-silikat som har formelen (Si205, Al2(OH)4)n, hvor aluminiumkationet er i den oktahedrale tilstanden og er i sekstallig koordinasjon. Polyhydroksy-aluminium-silikatet kalsineres og dehydrok-syleres ved f.eks. 600'C til 800"C. Det resulterende aluminium-silikatoksydet har aluminiumkationet i firetallig koordinasjon og en tetrahedral posisjon.

Foskjellige polyhydroksy-aluminium-silikater kan benyttes som utgangsmateriale for fremstilling av aluminium-silikatoksyd t innbefattet mineraler som har en avstand mellom lagene på ca. 7 Ångstrøm og som inneholder minst et aluminiumkation plassert i de oktahedrale lagene. Eksempler er alushitt, karnat, kinaleire, litomarg, neokaolin, parakaolinitt, folenitt, endellitt, glossekolitt, halloysitt, milanitt, bertiernin, frøygnotitt, grovenitt, amesitt og chamoisitt.

Mengdene av reaktantene, dvs. kolloidal silisiumoksydsol og/eller polysilikat, og sterkt alkaliske forbindelser som f.eks. natriumhydroksyd og kaliumhydroksyd, ligger innenfor de områdene som er angitt i tabell A.

Etter eldring, kan mineralblandingen brukes alene eller blandes med uorganiske eller organiske additiver og fyllstof-fer. Blandingen kan benyttes som et bindemiddel eller en mineralsement for organiske eller mineralske partikler eller fibrer. Blandingen støpes, helles eller presses i en form og oppvarmes til en temperatur på,opp til 242<*>C, men fortrinns-vis til en temperatur i området fra 60° C til 95°C. Når polykondenseringen er avsluttet fjernes de faste stoffene fra formen og tørkes ved en temperatur i området fra 60<*>C til 100'C.

Polykondenseringen og oppvarmingtidene er funksjoner av temperaturen og oppvarmingsfremgangsmåten som benyttes. Ved romtemperatur, f.eks. 25'C, krever polykondenseringen mer enn 15 timer. Ved 50"C krever polykondenseringen ca. 4 timer; ved 85'C ca. 1,5 timer; og ved 95<*>C ca. 0,5 timer. Disse tidene kan variere og kan være kortere dersom andre oppvar-mingsteknikker benyttes. Slike andre teknikker innbefatter høyfrekvens-, mikrobølge-, Jouleeffekt-oppvarming, eller elektriske ledninger inne i reaktantblandingen. Fordi reaktantblandingene er polyelektrolytter bevirker disse oppvarmingsteknikkene meget rask polykondensering og tørking.

Det foreligger et behov for en sement som har de gode herdeegenskapene og den lave volumforandringen som er karakteristisk for polysialatgeopolymer, men som meget raskt utvikler høye kompresjonsstyrker. Dette behovet er spesielt akutt ved fremstilling av spennbetong og for støpt betong. Betydelige innsparinger vil være mulig dersom den påkrevde styrken kunne oppnås etter kort tid, slik at konstruksjonen kunne fortsette og en raskere gjenbruk av formene var mulig. Det foreligger også et behov for en slik meget raskt herdende sement som har de gode herdeegenskapene for polysialat-geopolymerer ved lapping og legging av ny overflate på motorveier og rullebaner eller ved enhver operasjon hvor man ønsker en rask fjernelse av formene.

Selv om det tidligere har vært fremsatt mange forslag til sementer som raskt utvikler høy kompresjonsstyrke har ingen av dem vist den kompresjonsstyrken som kreves; kravet er at sementen skal ha en kompresjonsstyrke over 70 kp/cm<2> etter 1 time ved 65°C og 422 kp/cm<2> etter 4 timer ved 65°C når den undersøkes i en standard 1 til 2,75 vektdeler sementsandmør-tel, og som har de gode herdeegenskapene og den lave volumforandringen som er normal for, og typisk for, polysia-latgeopolymerer.

Den beste raskt herdende Portland-sementen beskrevet i U.S. patent nr. 4 160 674 fremstilles fra en Portland-sement hvor idet vesentlige alle partiklene er ca. 20 pm eller mindre. Denne fine og dyre sementtypen "Incor" hadde en kompresjonsstyrke på 211 kp/cm<2> etter 4 timer ved en temperatur på 65°C.

Den andre komponenten som kreves i den raskt herdende sammensetningen ifølge foreliggende oppfinnelse er nedmalt masovnslagg. En del av stålfremstillingsprosessen består av reduksjon av jernmalm til råjern i en masovn. Et biprodukt ved dette trinnet er masovnslagg, dette er det materialet som resulterer ved rensing av jernmalm til råjern. Masovnslagg inneholder, i tillegg til kalk og magnesiumoksyd som tilsettes til masovnen som flussmiddel, de forurensninger som finnes i jernmalmen, vanligvis silisiumoksyd, aluminiumoksyd og mindre mengder av andre forbindelser.

Det nedmalte masovnslagget som benyttes er et latent hydraulisk produkt som kan aktiveres ved hjelp av egnede aktivatorer. Uten aktivering er utviklingen av styrken i slaget meget langsom. Det er oså kjent at utviklingen av slagget krever en pH som er større enn eller lik 12. De beste aktivatorene er Portland-sement, kliner, Ca(OH)2. NaOH, KOH, og vannglass. Kompresjonsstyrken etter 7 dager for aktiverte slagg med forskjellige alkali-aktivatorer er gitt i en artikkel presentert av J. Metso og E. Kapans, "Activation of Blast Furnace Slag by Some Inorganic Materials", ved CANMET/ACI "First International Conference on the Use of Fly Ash, Silica Fume, Slag and Other Mineral By-products in Concrete", 31. juli-august, 1983, Montebello, Quebec, Canada. Tilsats av 4 vekt-% NaOH ga en kompresjonsstyrke etter 7 dager på 12 til 20 MPa (122 til 204 kp/cm<2> ) , og en kompresjonsstyrke etter 28 dager på 22 MPa (224 kp/cm<2>).

Tilsats av nedmalt masovnslagg til polysialat-geopolymerene nedsetter herdetidene og forbedrer kompresjonastyrken.

Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes følgelig en raskt herdende sementsammensetning. Denne er kjennetegnet ved at den er oppnådd ved å tilsette nedmalt masovnslagg til en reaktantblanding som består av aluminium-silikatoksyd (Si205,A1202)n med aluminiumkationet i firetallig koordinasjon, sterkt basiske forbindelser som f.eks. natriumhydroksyd og/eller kaliumhydroksyd, vann og en natrium/kalium polysili-katoppløsning, hvor reaktantblandingen har som følgende oksyd-molforhold:

hvor M2O står for enten Na20, eller K20, eller blandingen (Na20,K20).

Det oppnås følgelig en raskt herdende betongsammensetning, nyttig som en sement, som meget raskt utvikler høy kompresjonsstyrke; dvs. en kompresjonsstyrke på over 70 kp/cm<2 >etter 1 time ved 65 *C og 422 kp/cm<2> etter 4 timer ved 65<*>C når den undersøkes i en standard 1 til 2,75 vektdeler sement-sandmørtel, og som har de gode herdeegenskapene og den lille volumendringen som er normal for, og typisk for, polysialat-geopolymerer.

Ytterligere detaljer angående både mineral-geopolymerene og deres anvendelse som en sement for fremstilling av støpte eller formede gjenstander angis i beskrivelsen av de foretrukne utførelsene.

Følgelig er det en hensikt ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et bindemiddel av polysialattypen benyttet som en sement, som meget raskt utvikler høy kompresjonsstyrke og har liten volumforandring som normalt for, og typisk for, polysialat-geopolymerer. En ytterligere hensikt ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en slik raskt inntredende kompresjonsstyrke ved anvendelse av fint nedmalt masovnslagg. Et ytterligere formål ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et mineralsk bindemiddel av polysialattypen

Mn[(Si-02)z-A102]n,wH20, hvor "z" er 1 eller 2, hvor M20 står for enten Na20, eller K20 eller blandingen (Na20,K20).

Ved å anvende sammensetningene ifølge foreliggende oppfinnelse kan støpte eller formede gjenstander oppnå tilstrekkelig styrke til at formene kan fjernes etter ca. 1 time.

Andre og ytterligere formål, trekk og fordeler ved disse mineral-geopolymerene, som f.eks. anvendelse som bindemidler fremgår av foreliggende beskrivelse og krav.

Fremgangsmåten for, fremstilling av NaKPSS eller KPS geopolym-ere er beskrevet i U.S. patent 4 249 386 og U.S. patent 4 472 199. Det innbefatter fremstilling av en natriumsilisium-aluminat/kaliumsilisium-aluminat vannblanding hvor sammensetningen av reaktantblandingen, uttrykt ved oksyd-molforhold, faller innenfor de områdene som er gjengitt i tabell A nedenfor.

TABELL A

Oksvd- molforhold for reaktantblandingen

hvor M20 enten står for Na20 eller K20 eller blandingen (Na20,K20). Blandingen kan benyttes som et bindemiddel eller en mineralsement for organiske partikler eller fibrer. Blandingen støpes, helles eller trykkes ned i en form og oppvarmes til en temperatur opp til ca. 242°C, men fortrinns-vis til en temperatur i området fra 60 'C til 95 "C. Når polykondenseringen er avsluttet, fjernes de faste gjenstan-dene fra formen og tørkes ved en temperatur i området fra 60'C til 100'C.

Polykondenseringen og oppvarmingstidene er en funksjon av temperaturen og oppvarmingsmetoden som benyttes. Ved romtemperatur, som f.eks. 25°C krever polykondenseringen mer enn 15 timer. Ved 50'C krever polykondenseringen ca. 4 timer; ved 85°C ca. 1,5 timer; og ved 95°C ca. 0,5 timer.

Følgende eksempler illustrerer fremgangsmåtene for fremstilling av nye raskt herdende polysialat-geopolymerer av NaKPSS eller KPS-typene, og også noen av egenskapene for disse sementene.

Eksempel I ( kontroll)

Det ble fremstilt 840 g av en reaktantblanding inneholdende 17,3 mol vann, 1,438 mol kaliumoksyd, 4,45 mol silisiumdioksyd og 1,08 mol aluminiumtrioksyd. Kilden for aluminiumtrioksyd er aluminium-silikatoksydet (Si205,A1202) med Al i firetallig koordinasjon fremstilt ved dehydroksylering av naturlig polyhydroksy-aluminium-silikat (Si.,0.-, Al„ (OH) .)

z o 2. 4 n med Al i sekstallig koordinasjon. Kilden for silisiumdioksyd er dette aluminium-silikatoksydet og et kaliumsilikat. Kilden for kaliumoksyd er dette kaliumsilikatet og kalium-hydroksydet. Oksydmolforholdene i reaktantblandingene er gjengitt i tabell B.

Denne reaktantblandingen kalles standardblanding. Til 840 g av denne standardblandingen tilsettes 20 g finmalt glimmer, 110 g finmalt kalsiumfluorid og 220 g finmalt støv av ild-fast leire. Denne oppslemmingen, med vekt 1 190 g, ble tilsatt til 2 210 g siktet Ottawa-sand, og den oppnådde blandingen ble støpt i terning-former med sidekant 5 cm, og herdet 4 timer ved 65°C. Kompresjonsstyrken etter 4 timer ved 65°C

er 473 kp/cm<2>; andre data er gjengitt i tabell I. Tabell II gir alle volumforandringene i vann og i luft. Den lave volumforandringen i luft for standardblandingen (+ 0,009) sammenlignet med vanlig sement (type I, Lone Star New Orleans)

(-0,074), illustrerer den store fordelen ved en geopolymer. Standardblandingen begynner imidlertid å herde ved 65°C først etter 2 timer, og formen kan fjernes først etter 4 timer.

Ved romtemperatur (f.eks. 23°C) begynner herdingen etter 15 timer og fjernelsen av formen kan finne sted først etter 24 timer eller helst etter 48 timer. Ved 85°C begynner herdingen etter 40 minutter og fjernelsen av formen kan finne sted etter 1 time og 30 minutter. Disse herdetidene er for lange for mange anvendelser, spesielt når det ikke kan tilføres varme, eller dersom omkostningene ved formene og verktøyet er så høye at en økning i produktiviteten er nødvendig.

Eksempel II

Til 840 g av standardblandingen fra eksempel I, tilsettes

20 g finmalt glimmer, 110 g kalsiumfluorid og 220 "Lone Star Miami" nedmalt "sidmar" slagg som har følgende egenskaper:

Nedmalt " sidmar" slagg fra Miami- anlegg

Denne oppslemmingen i eksempel II, med vekt 1 190 g, ble tilsatt til 2 200 g siktet Ottawa-sand, og blandingen som oppsto i ble støpt i standard kubeformer med sidekant 5 cm. Denne blandingen begynner å herde etter 21 minutter ved 23°C. Kompresjonsstyrken etter 24 timer ved 23°C er 392 kp/cmJ .

Etter herding i 4 timer ved 65°C er kompresjonsstyrken

502 kp/cm<2> (se tabell I), og når 578 kp/cm<*> etter 1 dag ved 23°C, krympningen i luft (tabell II) forblir lav, -0,021.

Eksempel III

Til 840 g av standardblandingen i eksempel I tilsettes 220 g av et fint nedmalt, lett ekspandert leiraggregat (benyttet som et inert fyllstoff), og 130 g av nedmalt "sidmar" slagg" fra Miami i eksempel II. Denne oppslemmingen i eksempel III, med vekt 1 190 g, tilsettes til 220 g av siktet Ottawa-sand. Blandingen begynner å herde etter 4 5 minutter ved 23°C. Kompresjonsstyrken på terninger med sidekant 5 cm herdet 4 timer ved 65°C, (tabell I), er 587 kp/cm<2> og når 617 kp/cm<2 >etter 1 dag ved 23°C. Krympningen i luft (tabell II) forblir lav med 0,015 sammenlignet med 0,074 for vanlig Portland-sement. Det er også interessant å legge merke til at med denne geopolymerblandingen fra eksempel III når kompresjonsstyrken på terninger med sidekant 5 cm herdet 24 timer ved 65°C 703 kp/cm<2>.

Tabell I gir en sammenligning av kompresjonsstyrken for terninger med sidekant 5 cm for geopolymer standarblandingen i eksempel I, geopolymerblandingen fra eksempel III, sementer fra "Lone Star Industries, Type I, type III","Super Incor" og "Reg. Set II" sement, herdet 4 timer ved 65°C eller ved romtemperatur .

Tabell II gir volumforandringen i vann eller i luft etter 2 måneder. Geopolymerblandingen viser større ekspansjon i vann enn Portland-sementen, men den svært lave krympningen i luft er en meget viktig egenskap.

Eksempel IV

Det ble fremstilt 800 g av en reaktantblanding som inneholdt 16,7 mol vann, 1,294 mol kaliumoksyd, 4,22 mol silisiumdioksyd og 1,08 mol aluminiumtrioksyd. Kilden for reaktantene var som angitt i eksempel I. Oksydmolforholdet i reaktantblandingen er gjengitt i tabell C.

Til 800 g av denne reaktantblandingen tilsettes 220 g av et fint nedmalt, lett, ekspandert leiraggregat (benyttet som et inert fyllstoff), og 130 g av det nedmalte "sidmar" Miami-slagget. Denne oppslemmingen i eksempel IV, med vekt 1 150 g, tilsettes til 2 200 g siktet Ottawa-sand. Kompresjonsstyrken på terninger med sidekant 5 cm herdet 4 timer ved 65°C er 510 kp/cm<2>, og etter lagring i 7 dager ved 23°C, 595 kp/cm2 . Kompresjonsstyrken for terninger med sidekant 5 cm herdet i 2 dager ved romtemperatur (23°C), er 457 kp/cm<2>. Sammensetningen i dette eksemplet begynner å herde, og formen kan fjernes, etter 60 minutter ved 23°C.

Eksempel V

Det ble fremstilt 732 g av en reaktantblanding som inneholdt 15,6 mol vann, 1,043 mol kaliumoksyd, 3,88 mol silisiumdioksyd og 1,08 mol aluminiumtrioksyd. Kildene for reaktantene er som angitt i eksempel I. Oksydmolforholdene i reaktantblandingen er gjengitt i tabell D.

Til 782 g av denne reaktantblandingen ble det tilsatt 220 g

av et fint nedmalt, lett, ekspandert leiraggregat (benyttet som et inert fyllstoff), og 130 g av det nedmalte "sidmar" Miami-slagget. Denne oppslemmingen i eksempel V, med vekt 1082 g, tilsettes til 2 200 g av siktet Ottawa-sand. Kompresjonsstyrken på terninger med sidekant 5 cm, herdet 4 timer ved 65°C, er 558 kp/cm<2>, og etter lagring i 7 dager ved 23°C er den 578 kp/cm2 . kompresjonsstyrken for terninger med sidekant 5 cm herdet 2 dager ved romtemperatur (23°C) er 467 kp/cm<2>. Denne sammensetningen begynner å herde, og formene kan fjernes, etter ca.

45 minutter ved 23°C.

I eksemplene III, IV, og V ovenfor ble 130 g av nedmalt "sidmar" Miami-slagg tilsatt til forskjellige geopolymer-reaktant-blandinger. Reduksjonen av forholdene SiC^/A^O^ og ^O/A^O^ har en svak innvirkning på kompressjonsstyrken som det fremgår av tabell III.

I eksempel II ble 26 vekt-% Miami-slagg tilsatt til geopolymer-reaktantblandingen; i eksempel III ble 15 vekt-% Miamia-slagg tilsatt; i eksempel IV ble 16,2 vekt-% tilsatt og i eksempel V ble 17,7 vekt-% tilsatt til geopolymer-reaktantblandingen.'

I virkeligheten synes et annet forhold å påvirke kompresjonsstyrken. I alle eksemplene III,. IV , V øker t^O/I^O

mens kompresjonsstyrken avtar.

Eksempel VI

For å studere vannets innvirkning på kompresjonsstyrken ble

det fremstilt 686 g av en geopolymer-reaktantblanding som inneholdt 13,0 mol vann, 1,043 mol kaliumoksyd, 3,88 mol silisiumdioksyd og 1,08 mol aluminiumtrioksyd. Kildene for reaktantene er de samme som i eksempel I. Til de 686 g av denne geopolymer-reaktantblandingen ble det tilsatt 220 g av et fint nedmalt,

lett, ekspandert leiraggregat (benyttet som et inert fyllstoff), og 130 g av nedmalt "sidmar" Miami-slagg. Til denne oppslemmingen i eksempel VI ble det tilsatt økende mengder vann, og blandingen som oppsto ble tilsatt til 2 200 g av siktet Ottawa-sand.

I tabell IV gjengis relasjonen mellom forholdet H20/K20 og kompresjonsstyrken for reaksjonsblandingen ifølge dette eksemplet, som har følgende oksydmolforhold:

Sammensetningene ifølge dette eksemplet begynte å herde, og formene kunne fjernes etter tider som varierte fra 60 til 70 minutter ved 23°C.

Eksempel VII

For å demonstrere den store betydningen av forholdet H^O/^O (d.v.s. utgangs-pH for reaktantblandingen), ble det fremstilt 500 g av en geopolymer-reaktantblanding som inneholdt 8,69 mol vann, 0,719 mol kaliumoksyd, 3,308 mol silisiumdioksyd, og 1,08 mol aluminiumtrioksyd. Kildene for reaktantene er de samme som i eksempel I. Til de 500 g av denne geopolymer-reaktantblandingen ble det tilsatt 220 g av et fint nedmalt, lett, ekspandert-leiraggregat (benyttet som et inert fyllstoff), 130 g av nedmalt "sidmar" Miami-slagg, og 113 g vann. Til denne oppslemmingen i eksempel VII tilsettes 2 200 g siktet Ottawa-sand. Oksydmolforholdene for geopolymer reaktantblandingen, med vann, er angitt i tabell E.

Kom<p>resjonsstyrken av terninger med sidekant 5 cm herdet 4 timer ved 65°C er 253 kp/cm<2>, og ved oppbevaring - i 7 dager ved romtemperatur (23°C) er den 281 kp/cm2 . Man oppnår samme verdi med H20/K20 lik 20,80 som i tabell III; men i dette eksemplet VII er forholdet K20/A1203 0,665 i steden for 0,96 som i eksempel VI. Det viktigste elementet er derfor tydelig-vis H20/K20-forholdet som bestemmer pH-verdien for den rea-gerende geopolymer-blandingen. Et lavt forhold, i området mellom 12 og 16, gir en raskt utviklet høy kompresjonsstyrke, mens et stort H20/K20-forhold, høyere enn 16, i vesentlig grad reduserer de mekaniske egenskapene for geopolymer-reaktantblandingen. Herding av sammensetningen ifølge' dette eksemplet begynte etter ca. 70 minutter, ved 23°C.

Eksempel VIII

Det ble fremstilt 870 g av en reaktantblanding som inneholdt 20,0 mol vann, 0,724 mol kaliumoksyd, 0,75 mol natriumoksyd, 4,45 mol silisium dioksyd og 1,08 mol aluminiumtrioksyd.

Kilden for natriumoksyd er natriumhydroksyd. Kildene for de andre reaktantene er de samme som i eksempel I. Oksydmolforholdene i reaktantblandingen er gjengitt i tabell F.

Til de 870 g av denne reaktantblandingen ble det tilsatt 220 g

av et fint nedmalt, lett ekspandert leiraggregat (benyttet som et inert fyllstoff), og 130 av nedmalt "sidmar" Miami-slagg. Til denne oppslemmingen i eksempel VI11, med vekt 1 220 g, ble

det tilsatt 2 200 g av siktet Ottawa-sand. Kompresjonsstyrken på terninger med sidekant 5 cm herdet 4 timer ved 65°C er 469 kp/cm<2>, og etter lagring i 7 dager ved 23°C er den 553 kp/cm2 .

Herdingen av sammensetningen ifølge dette eksemplet begynte etter ca. 70 minutter ved 23°C.

Sammenlignet med resultatene oppnådd i eksempel III oppstår

en svak reduksjon i styrken fra 587 til 469 kp/cm<2> (herding 4 timer ved 65°C), p.g.a. at 50% av 1^0 er erstattet av Na20. Natriumhydroksyd er billigere enn kaliumhydroksyd,

og gir en kompressjonsstyrke som er lavere, men fremdeles interessant for forskjellige anvendelser.

Eksempel IX

Det ble fremstilt 781 g av en reaktantblanding som inneholdt 18,2 mol vann, 1,043 mol kaliumoksyd, 3,88 mol silisiumdioksyd og 1,08 mol aluminiumtrioksyd. Kildene for reaktantene er de samme som i eksempel I. Oksydmolforholdene i reaktantblandingen er gjengitt i tabell G.

Til 781 g av denne reaktantblandingen tilsettes 220 g av et fint nedmalt, lett ekspandert leiraggregat (benyttet som et inert fyllstoff), og 130 g av nedmalt "sidmar" Miami-slagg. Denne oppslemmingen i eksempel IX, med vekt 1 131 g, tilsettes til 2 200 g av siktet Ottawa-sand. Kompresjonsstyrkene av terninger med sidekant 5 cm herdet ved forskjellige temperaturer og i forskjellig tidsrom er gjengitt i tabell V.

P.g.a. det relativt høye H20/K20-forholdet er kompresjonsstyrkene lavere enn 422 kp/cm<2> (herdet 4 timer ved 65°C),

men 1 times herding ved 65°C gir en kompresjonsstyrke som er høyere enn 70 kp/cm<2>, hvilket er høyt nok til at formen kan fjernes. Herding av denne sammensetningen begynte etter ca. 60 minutter ved 23°C.

Mengden av slagg som blir tilsatt til geopolymer-reaktantblandingen varierte i eksemplene III til VIII fra 15,4 til 21 vekt-%. Samtidig øker mengden av vann. Overraskende resulterer denne økningen av vanninnholdet i en reduksjon av kompresjonsstyrken, mens man teoretisk skulle vente det mot-satte. En økning av vanninnholdet forbedrer oppløsningen av slagget. Tabell VI angir variasjonen i kompresjonsstyrke med vekt-forholdet slagg/vann i reaktantblandingene i eksempel VI. Den minimale raskt utviklede styrken på 422 kp/cm<2> oppnås med et vektforhold for slagg/vann på minst 0,42; ved romtemperatur bestemmer vektforholdet slagg/vann herdetiden.

Tabell VII angir herdetiden ved romtemperatur (23°C) som funksjon av vektforholdet slagg/vann. Fra eksemplene som er beskrevet ovenfor fremgår det at foreliggende oppfinnelse vedrører fremstilling av en raskt herdende sementsammensetning som oppnås ved at det til en reaktantblanding som består av aluminium-silikatoksyd (Si.,0,-,A1202 )n med aluminiumkation i firetallig koordinasjon, sterkt alkaliske forbindelser som f.eks. natriumhydroksyd og/eller kaliumhydroksyd, vann og en natrium/kalium polysilikatoppløsning tilsettes en viss mengde nedmalt masovnslagg. Til 100 g av en reaktantblanding med følgende oksyd-molforhold

hvor M20 står for enten Na20, eller K20, eller blandingen (Na20,K20), tilsettes 15 g til 26 g av et fint nedmalt masovnslagg. Dersom det anvendes mer enn 26 g nedmalt masovnslagg

vil sammensetningen ofte "bråherde". Selv om den er vanske-ligere å anvende kan den fremdeles anvendes med en større mengde slagg. Mengdene på 15 g til 26 g av slagg er basert på den reaktive polysialatsiloksoblandingen, innbefattet vann.

Ved undersøkelse i standard 1 til 2,75 vekt-deler sement-sandmørtel, gir den polysialat-geopolymer/slaggblandingen som benyttes som en sement en raskt utviklet kompresjonsstyrke; d.v.s. en kompresjonsstyrke over 70 kp/cm<2>

etter 1 time ved 65°C og 422 kp/cm<2> etter 4 timer ved 65°C. Avhengig av vektforholdet slagg/vann varierer.herdetidene

ved romteperatur fra 12 minutter til 160 minutter med et vektforhold slagg/vann i området fra 0,70 til 0,42.

Som gjengitt i tabell II gir polysialat-geopolymer/slagg-blandingen en svært lav volumforandring som er normalt, og typisk, for polysialat-geopolymerer, som f.eks. en krympning i luft etter 2 måneder på bare 0,015 sammenlignet med verdien for vanlig Portland-sement (0,074).

Claims

1. Raskt herdende betongsammensetning, karakterisert ved at den er oppnådd ved at man tilsetter nedmalt masovnslagg til en reaktantblanding som består av aluminium-silikatoksyd (Si20^,Al202)n med aluminiumkationet i firetallig koordinasjon, sterkt alkaliske forbindelser valgt fra gruppen bestående av natriumhydroksyd og kaliumhydroksyd, vann og en bestanddel valgt fra klassen bestående av natrium- og kaliumpolysilikatoppløsninger, hvor reaktantblandingen har følgende oksydmolforhold: hvor M20 står for en bestanddel valgt fra gruppen bestående av Na20, K20, og blandingen (Na20,K20).

2. Raskt herdende betongsammensetning ifølge krav 1, karakterisert ved at mengden av nedmalt masovnslagg er 15 til 26 vekt-% av reaktantblandingen.

3. Raskt herdende betongsammensetning ifølge krav 2, karakterisert ved at vektforholdet slagg/vann er høyere enn 0,.4 2.

4. Raskt herdende betongsammensetning ifølge krav 1, karakterisert ved at molforholdet H2O/M2O ligger i området fra 12 til 16.

5. Raskt herdende betongsammensetning ifølge krav 1, karakterisert ved at den har en kompresjonsstyrke over 70 kp/cm<2> etter 1 time ved 65°C og 422 kp/cm<2> etter 4 timer ved 65°C når den undersøkes i en standard 1 til 2,75 vektdeler sement-sandmørtel.

6. Raskt herdende betongsammensetning ifølge krav 5, karakterisert ved at krympningen i luft etter 2 måneder er lavere enn 0,020.