PL116820B1 - Mixed clay-and-cement grout and method of making the same - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest zaprawa gliniano- -cementowa, w której ilosc gliny jest wyzsza lub co najmniej równa ilosci cementu, a produkty wytworzone z tej zaprawy charakteryzuja sie tym, ze sa tanie i o wysokiej jakosci, zwlaszcza w odniesieniu do ich wytrzymalosci oraz prak¬ tycznej nieobecnosci pekniec w czasie kurczenia sie np. przy suszeniu lub zespalaniu. Przedmiotem wynalazku jest takze sposób wytwarzania zapra¬ wy gliniario-cementowej.JaJk wiadomo, gfliina jest o wiele tansza od ce¬ mentu i z uwagi na to juz od dawna szukano sposobu zmniejszenia kosztów zwiazanych ze sto¬ sowaniem cementu poprzez mieszanie go z glina.Znane jest wytwarzanie zaprawy gliniano-ce¬ mentowej przez mieszanie lub zaprawianie gliny, cementu uzytego w ilosci wagowo zblizonej do ilosci gliny, wody stosowanej do mieszania za¬ prawy oraz niektórych pomocniczych srodków mi¬ neralnych takich jak fosforany sodowe, weglan sodowy lub weglan wapnia, przy czym pomocni¬ cze srodki graly na ogól role deflokulanta lub nawilzajaca, co pozwalalo na lepsze rozproszenie wody zaprawowej w mieszaninie gliny i cemen¬ tu. Przy sporzadzaniu mieszaniny na ogól mie¬ szano ze soba skladniki suche, a nastepnie doda¬ wano wode w ilosci potrzebnej do hydratacji mieszaniny. Spodziewano sie, ze dodanie srodków pomocniczych majacych tendencje do deflokulo- wania lub do nawilzania mieszaniny tzn. do roz- 10 15 20 25 30 i 2 bijania jej aglomeratów oraz do rozpraszania w sposób bardziej regularny wody zaprawowej we¬ wnatrz samej mieszaniny pozwoli na tworzenie bardziej jednorodnych mieszanin glina-cement- -woda.Obecnie stwierdzono, ze chociaz deflokulant ulatwial byc moze samo zaprawianie, jednakze prowadzil do wytworzenia wyrobów o miernej wytrzymalosci mechanicznej oraz malej spójnosci.Doswiadczenie wykazalo, ze produkty otrzymane z powyzszych mieszanin glina-cement-woda mia¬ ly tendencje do pekania z powodu skurczu po¬ wodowanego usuwaniem wody zaprawowej na etapie zespalania.W trakcie prowadzonych badan stwierdzono, ze mieoczetoiwanie dolbre wyroby uzyskuje sie do¬ dajac do mieszaniny glina-cement-woda zywice rnocznikowo-formaldehydowa, melaminowo-for- maldehydowa i/lub ich pochodne, które stanowia srodek hydrofilowy i retencyjny wody, zdatny do zwiekszenia tiksotropii mieszaniny i do jej usie- ciowania w wyniku polimeryzacji zywicy zacho¬ dzacej w trakcie zespalania sie zaprawy.Wedlug wynalazku zaprawa gliniano-cemento¬ wa sklada sie z gliny, cementu, wody zaprawo¬ wej i srodka dodatkowego, przy czym ilosc gliny w zaprawie jest wieksza od ilosci cementu i ko¬ rzystny stosunek gliny do cementu wynosi 2—4, zas jako srodek dodatkowy zaprawa zawiera zy¬ wice mocznikowo-formaldehydowa, melamino-for- 116 820116 820 3 maldehydowa i/lub ich pochodne w ilosci 1—20% wagowych suchej masy w przeliczeniu na sucha mieszanine glina-cement, do której ten srodek jest dodawany. Zaprawa moze ponadto zawierac inne znane dodatki omówione ponizej.Sposobem wedlug wynalazku zaprawe gliniano- -cementowa skladajaca sie z gliny, cementu, wo¬ dy zaprawowej oraz srodka dodatkowego, w któ¬ rej ilosc gliny jest wieksza od ilosci cementu i korzystny stosunek gliny do cemenitu wynosi 2^-4, sporzadza sie z gliny zasadowej o pH po¬ wyzej 8 przez zmieszanie gliny z cementem, po ewentualnym wlaczeniu do gliny lub mieszaniny gliny i cementu znanych dodatków i osobne spo¬ rzadzenie wodnego roztworu zywicy mocznikowo- -formaldehydowej, melaminowo-formaldehydowej i/lub ich pochodnych, a nastepnie zmieszanie tych dwóch mieszanin, w takiej ilosci, aby ilosc powyzej wymienionej zywicy wynosila 1—20% wagowych suchej substancji w przeliczeniu na sucha mieszanine glina-cement.Pod okresleniem glina w zaprawie wedlug wy¬ nalazku nalezy rozumiec czysta gline lub ziemie gliniasta bardziej lub mniej obciazona piaskiem.Stosuje sie gline zasadowa o pH wyzszym od 8; w przeciwnym przypadku nalezy przeprowadzic ja w zasadowa, przez dodanie krzemianów sodowych i/lub glinianów sodowych.Jako cement stanowiacy skladnik mieszaniny korzystnie stosuje sie cement bogaty w gliniany wapnia.Ilosc wagowa suchej gliny równa jest co naj¬ mniej ilosci suchego cementu; z tym ze stosunek tych dwóch skladników korzystnie zawarty jest miedzy 2 a 4, to znaczy, ze gliny stosuje sie na ogól 2—4-krotnie wiecej niz cementu.Do mieszaniny glina-cement dodaje sie wymie¬ niona powyzej zywice jako srodek hydrofilowy i retencyjny wody.Na ogól zywice mocznikowo-formaldehydowe, melamino-formaldehydowe i/lub ich pochodne rozpuszcza sie w wodzie zaprawowej, w odpo¬ wiedniej ilosci i miesza z pozostalymi odpowied¬ nio przygotowanymi skladnikami zaprawy.Dodajac do mieszaniny glina-cement-woda sro¬ dek hydrofilowy i retencyjny wody, zdatny do zwiekszenia tdksotropii mieszaininy i do zapewnie- nia usieciowania tej mieszaniny w wyniku polime¬ ryzacji zywicy zachodzacej w czasie zespalania, otrzymuje sie produkty majace po zespoleniu wy¬ raznie ulepszone cechy mechaniczne, przy nie¬ obecnosci pekniec. Srodek ten dobiera sie spo¬ sród aminowych zywic, które posiadaja wlasci¬ wosci klejace tego samego rodzaju, co wlasciwos¬ ci gumy arabskiej, a które sa obecnie stosowane do klejenia sklejek lub tworzyw ze skrawków drewnianych.Sposród zywic aminowych korzystnie stosuje sie zywice mocznikowo-formaldehydowe lub me- laminowo-formaldehydowe oraz ich pochodne w postaci sproszkowanej lub czesciej w postaci roz¬ tworu w wodzie o zawartosci wody minimum 50%.Srodek ten stosuje sie w ilosci minimalnej 1—2% wagowych suchej substancji w przelicze- 4 niu na sucha mieszanine glina-cement .Maksymal¬ na ilosc srodka wynosi okolo 20%. W szczegól¬ nosci, zakladajac, ze zastosuje sie zywice w po¬ staci roztworu o zawartosci wody 50% i ze cala 5 woda zaprawowa bedzie pochodzic z tego roztwo¬ ru, zas ilosc cementu w mieszaninie glina-cement bedzie wynosic 1/4 to ilosc calej dodanej wody mieszaniny winna odpowiadac maksymalnie do* 25% wagi cementu i wówczas maksymalna ilosc 10 zywicy wynosi 15% wagowych w przeliczeniu na sucha mieszanine glina-cement.Poza wymienionymi wyzej skladnikami podsta¬ wowymi do zaprawy wedlug wynalazku mozna wprowadzic dodatkowo inne znane dodatki, takie 1§ jak dodatki flokulujace lub nadajace glinie wlas¬ ciwosci hydrofobowe, gdy jest to pozadane. Po¬ nadto mozna stosowac celuloze, szklo, glin sprosz¬ kowany lub emulsje winylowe i podobne.W korzystnych wykonaniach wynalazku stosuje 20 sie nastepujace uklady: ilosc gliny w mieszaninie* gliniano-cementowej wagno jest 2—4 krotnie wieksza od ilosci cementu, stosuje sie gline za¬ sadowa o pH wyzszym od 8 lub doprowadza ja do charakteru zasadowego przez dodanie krzemia- ^ nów i/lub glinianów sodowych. Przed zmiesza¬ niem gliny z cementem, zmniejsza sie ilosc wody absorbcyjnej obecnej w tej glinie, przez dodanie do niej dodatku flokulujacego i/lub zdatnego dó nadania glinie wlasciwosci hydrofobowych. Do- 30 datek taki stosuje sie w ilosci wagowej 0,5—5 promile, w przeliczeniu na ilosc suchej gliny.W przypadku, gdy stosuje sie dodatek flokuluja¬ cy i/lub zdolny do nadania glinie wlasnosci hydrofobowych, to stosuje sie czynnik flokula- 35 cyjny zlozony z polielektrolitów Fypu poliakryla- midów lub pochodnych kationowych, takich jak czwartorzedowe sole amoniowe.W przypadku, gdy stosuje sie dodatek hydro- foibowy, dodatkiem tym jest srodek hydro- 40 fobowy na bazie amiim tluszczowych.W zaleznosci od przeznaczenia do zaprawy mozna dodawac rózne inne dodatki np. celuloze* lub jedna z jej pochodnych w postaci bardzo mialkiego proszku lub w postaci roztworu w roz- 45 puszczalniku obojetnym wobec cementu, w ilosci 3—30% wagowych suchej masy w przeliczeniu na sucha gline. Mozna równiez co najmniej do jed¬ nego ze skladników zaprawy dodac sproszkowane alurndnium w ilosci 0,1—2 promile watgowe w prze- 50 liczeniu na suchy wymieniony skladnik. Do mie¬ szaniny glina-cement mozna dodawac równiez: wypelniacz ze szkla lub materialu analogicznego w postaci wlókien, proszku lub zelu. Mozna rów¬ niez do mieszaniny gliniano-cementowej dodawac K emulsje winylowa, akrylowa, akrylonitrylo-buta- dieno-styrenowa lub analogiiczna, korzystnie roz¬ puszczona w wodzie, w ilosci 5—25% wagowych w przeliczeniu na sucha mieszanine gliniano-ce- mentowa. 60 Za pomoca tego rodzaju zaprawy zlozonej z- cementu, gliny stosowanej w wiekszej ilosci, wo¬ dy oraz z zywicy aminowej i ewentualnie innych dodatków, mozna wytwarzac wszystkie elementy obecnie wytwarzane z cementu, betonu i/lub z: 65 gliny, takie jak cegly, dachówki ceramiczne, wy-5 roby garncarskie, plyty kamienne, plyty faliste lub niefaliste, rurociagi, kesony itp. i to sposo¬ bem dowolnym, mianowicie przez wytlaczanie, wyciskanie, formowanie, wtryskiwanie, odlewanie, narzucanie kielnia na goraco lub nawet na zimno. « Po wytworzeniu, otrzymany produkt nalezy utrzymywac przez kilka godzin w atmosferze wil¬ gotnej, na przyklad przez 24 godziny w tempe¬ raturze do 60° w atmosferze nasyconej woda, po czym pozostawia sie go, aby powoli wysechl. 1C Produkty otrzymane po takim powolnym zespa¬ laniu maja dobra spójnosc oraz inne bardzo cen¬ ne wlasnosci mechaniczne.Wlasnosci te sa porównywalne z wlasnosciami produktów analogicznych, znanych jako azbesto- 1S cementowe o zawartosci 30% cementu, ponad jed¬ nostkowa objetosc, a wiec wiele bardziej ciezkich.Na ogól przy uzytkowaniu suche spójne pro¬ dukty otrzymane z zaprawy wedlug wynalazku wykazuja wytrzymalosci tak na rozciaganie jak i 2o na zgniatanie co najmniej o 30% wyzsze od wy¬ trzymalosci produktów wytwarzanych z zapraw gliniano-cementowych o identycznych skladni¬ kach, lecz w nieobecnosci zywic aminowych.Omawiane produkty maja powierzchnie ze- 25 wnetrzne gladkie o lagodnym wygladzie, zacho¬ wujac trwale kolory poczatkowych skladników, mianowicie, czerwony, jesli dominuje czysta gli¬ na; bialy, jesli skladnikiem dominujacym jest kaolin, który stanowi gline bogata w mike biala. 30 Ponizej omówiono pewna ilosc innych wyko¬ nan wynalazku. Wedlug jednego z wariantów, 'gline poddaje sie, przed zmieszaniem jej z ce¬ mentem, obróbce flokulacyjnei i/lub nadajacej tej glinie wlasciwosci hydrofobowe, dodajac do niej mala porcje, mianowicie 0,5—5 promile w przeliczeniu na gline, sucha, odpowiedniego srod¬ ka korzystnie przez rozproszenie roztworu tego srodka w wodzie w czasie wstepnego mieszania i rozdrabniania gliny.Jako srodek ten stosowac mozna polielektrolity typu poliakrylamidu, takie jak polielektrolit MAGNAFLOC R 155 firmy Societe CAVIEM, czwartorzedowe sole amoniowe takie, jak sole znane pod nazwa NORAMIUM M2SH firmy So¬ ciete PIERREFITTE-AUBY, zwlaszcza jesli sto¬ sowana glina zawiera krysztaly wykazujace sil¬ na powierzchnie specyficzna, a zwlaszcza blasz¬ kowate, lub aminy tluszczowe, takie, jak aminy znane pod nazwa STABIRAM 677 S firmy So¬ ciete PIERREFITTE-AUBY.Wedlug innego z wariantów, dodaje sie do gli¬ ny celuloze lub jedna z jej pochodnych, w ilosci wagowej 3—30%, w postaci bardzo mialkiego pro¬ szku lub roztworu w rozpuszczalniku neutralnym wobec cementu. Uklad taki pozwala na ograni¬ czenie gestosci otrzymanych produktów, ulepsza¬ jac zarazem ich wspólczynnik izolacji termicznej ii fonicznej, co stanowi cenna wlasciwosc, gdy wytwarzane produkty sa przeznaczone do bu¬ dowy budynków mieszkalnych.Wedlug jeszcze innego wariantu, dodaje sie do gliny lub do cementu aluminium w proszku.Obecnosc tego metalu wywoluje ekspansje gazów, co zmniejsza gestosc otrzymanego koncowego pro- 820 6 duktu. Poza tym, sole glinu tworzone przez re¬ akcje glinu z wapnem obecnym w cemencie za¬ pewniaja doskonala ochrone produktu przeciwko starzeniu sie i przeciwko agresjom chemicznym i powietrza oraz kwasu weglowego. Aluminium w proszku korzystnie dodaje sie w ilosci zawar¬ tej pomiedzy 0,1 a 2 promile wagowe w przeli¬ czeniu na sucha mieszanine glina-cement, fio któ¬ rej wymieniony proszek jest dodawany, i Wedlug innego jeszcze z wariantów, do mie¬ szaniny glina-cement dodaje sie roztwór winylo¬ wy, akrylowy, akrylonitrylo-butadieno-styrenowy lub analogiczny w wodzie, w ilosci miedzy 5 a 25% wagowych w przeliczeniu na cement. Pro- \ dukty wykonane z takim dodatkiem sa szczegól¬ nie nieprzepuszczalne i odporne na scieranie, a powierzchnie ich maja wyglad polyskujacy i sa gladkie.Aby ulepszyc wytrzymalosc otrzymywanych pro- i duktów, korzystnie jest, wedlug jeszcze innego wariantu wzmocnic stosowana zaprawe za pomo¬ ca skladników na bazie szkla w postaci proszku, zelu tj. krzemionki lub korzystnie w postaci wlókien: szklo rozpuszcza sie w materiale alka¬ licznym, z którym jest ono dokladnie zmieszane, po czym regeneruje sie ono podczas suszenia, for¬ mujac faze stala, która jest wewnetrznie zwiaza¬ na z kryjsztalami. gliny i cementu.Sporzadzajac zaprawe wedlug wynalazku istot¬ ne jest aby wszystkie skladniki byly dokladnie wymieszane. Wieksze znaczenie ma dokladne wy¬ mieszanie skladników niz kolejnosc dodawania skladników, ale w korzystnym sposobie realizacji postepuje sie nastepujaco: Przed dodaniem gliny do cementu miesza sie z glina co najmniej jeden z nastepujacych do¬ datków: czynnik alkaliczny, srodek hydrofobowy i celuloze lub jej pochodne. Nastepnie gline z ewentualnymi dodatkami miesza sie ze sprosz¬ kowanym cementem, a w koncu do mieszaniny tej dodaje sie wode do hydratacji, do której uprzednio dodano zywice mocznikowo-formalde- hydowa lub analogiczna.Odnosnie innych dodatków wymienionych w opisie takich jak np. sproszkowane aluminium, roztwór winylowy lub analogiczny, elementy zbrojenia na bazie szkla, to moga byc one do¬ dane do zaprawy w trakcie sporzadzania w do¬ wolnym momencie, ale korzystnie dodaje sie je do gliny wyjsciowej.Przyklad. Do sproszkowanej zasadowej gli¬ ny o pH powyzej 8 dodano sproszkowany cement w stosunku gliny do cementu równym 3:1 i do¬ kladnie wymieszano oba sproszkowane materia¬ ly. Osobno sporzadzono wodny roztwór zywicy mocznikowo-formaldehydowej o zawartosci wo¬ dy 50%. Nastepnie roztwór ten dodano do miesza¬ niny sproszkowanych materialów w takiej ilos¬ ci, aby zawartosc zywicy w przeliczeniu na su¬ cha mieszanine gliny i cementu wynosila 8% wagowych suchej substancji. W przypadku gesto¬ sci zywicy bliskiej gestosci wody na 84 g sprosz¬ kowanej mieszaniny dodaje sie 16 g roztworu.Po dodaniu roztworu wodnego zywicy calosc do¬ kladnie wymieszano, a nastepnie wytlaczano ply-7 116 820 8 ty. Wytloczone plyty umieszczono na 24 godziny w atmosferze nasyconej wilgocia, w temperatu¬ rze 60°C, po czym pozostawiono plyty do wy¬ schniecia.Niezaleznie od sposobu realizacji, dzieki wy¬ nalazkowi dysponuje sie ostatecznie zaprawami, z których ekonomicznie wytwarza sie produkty, które po zespoleniu wykazuja doskonala wytrzy¬ malosc i znikoma daznosc do pekniec.Produkty te moga byc identyfikowane nie tyl¬ ko przez pomiar ich wlasnosci mechanicznych, lecz takze analizami chemicznymi, mianowicie po¬ zwalajacymi na wyikrycie obecnosci makroczaste¬ czek zywicy i sladów flokulanta, które sa do niej wlaczone.Nalezy rozumiec, ze wynalazek nie ogranicza sie do jednego z podanych sposobów stosowania i wykonania, które byly rozwazone bardziej szcze¬ gólowo, ale obejmuje wszystkie warianty.Zastrzezenia patentowe 1. Zaprawa gliniano-cementowa skladajaca sie z gliny, cementu, wody zaprawowej oraz srodka 10 20 dodatkowego, w której ilosc gliny jest wieksza niz ilosc cementu oraz ewentualnie znanych do¬ datków, znamienna tym, ze zawiera gline zasa¬ dowa o pH wyzszym od 8, lub doprowadzona do zasadowej, ilosci korzystnie 2—4 krotnie wyzszej od ilosci cementu zas jako srodek dodatkowy za¬ wiera zywice mocznikowo-formaldehydowa, mela- minowo-formaldehydowa i/lub ich pochodne w ilosci 1—20% wagowych suchej substancji w prze¬ liczeniu na sucha mieszanine glina-cement. 2. Sposób wytwarzania zaprawy gliniano-cemen- towej skladajacej sie z gliny, cementu, wody za¬ prawowej oraz srodka dodatkowego, w której ilosc gliny jest wieksza niz ilosc cementu oraz ewentualnie znanych dodatków znamienny tym, ze gline, po ewentualnym doprowadzeniu do pH powyzej 8, miesza sie z cementem, korzystnie w stosunku wagowym gliny do cementu 2—4, a na¬ stepnie laczy z roztworem wodnym zywicy mocz- nikowo-formaldehydowej, melaminowo-formalde- hydowej i/lub ich pochodnych w ilosci 1—20% wagowych suchej substancji w przeliczeniu na mieszanine glina-cement.PZGraf. Koszalin A-943 100 A-4 Cena 100 zl PL PL PL

Claims (2)

1.Zastrzezenia patentowe 1. Zaprawa gliniano-cementowa skladajaca sie z gliny, cementu, wody zaprawowej oraz srodka 10 20 dodatkowego, w której ilosc gliny jest wieksza niz ilosc cementu oraz ewentualnie znanych do¬ datków, znamienna tym, ze zawiera gline zasa¬ dowa o pH wyzszym od 8, lub doprowadzona do zasadowej, ilosci korzystnie 2—4 krotnie wyzszej od ilosci cementu zas jako srodek dodatkowy za¬ wiera zywice mocznikowo-formaldehydowa, mela- minowo-formaldehydowa i/lub ich pochodne w ilosci 1—20% wagowych suchej substancji w prze¬ liczeniu na sucha mieszanine glina-cement.

2. Sposób wytwarzania zaprawy gliniano-cemen- towej skladajacej sie z gliny, cementu, wody za¬ prawowej oraz srodka dodatkowego, w której ilosc gliny jest wieksza niz ilosc cementu oraz ewentualnie znanych dodatków znamienny tym, ze gline, po ewentualnym doprowadzeniu do pH powyzej 8, miesza sie z cementem, korzystnie w stosunku wagowym gliny do cementu 2—4, a na¬ stepnie laczy z roztworem wodnym zywicy mocz- nikowo-formaldehydowej, melaminowo-formalde- hydowej i/lub ich pochodnych w ilosci 1—20% wagowych suchej substancji w przeliczeniu na mieszanine glina-cement. PZGraf. Koszalin A-943 100 A-4 Cena 100 zl PL PL PL