PL181896B1

PL181896B1 - Spoiwo ekspansywne PL PL

Info

Publication number: PL181896B1
Application number: PL96312288A
Authority: PL
Inventors: Peter Esser
Original assignee: Anneliese Zementwerke Ag
Priority date: 1995-01-16
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 2001-10-31
Also published as: DE59601911D1; EP0722915A2; ES2134518T3; EP0722915A3; EP0722915B2; ATE180243T1; DE19501074A1; ZA96312B; EP0722915B1; ES2134518T5; PL312288A1; CZ10996A3; CZ289502B6; DE19501074C2

Abstract

1. Spoiwo ekspansywne zawierajace cement portlandzki, gips, cement glinowy, dodatek uplynniajacy wybrany z grupy skladajacej sie z kwasu ligninosulfonowego, kondensacyjnego sulfonianu melaminowego oraz kondensacyjnego sulfonianu naftale- noformaldehydowego oraz wode, znamienne tym, ze sklada sie z 50 ÷ 90% wag. cementu po- rtlandzkiego, 10 20% wag. gipsu, 5 25% wag. cementu glinowego, 0,2 ÷ 2% wag. dodatku uplynniajacego wybranego z grupy skladajacej sie z kwasu ligninosulfonowego, kondensacyj- nego sulfonianu melaminowego oraz kondensacyjnego sulfonianu naftalenoformaldehydo- wego, 0,1÷ 1% wag. substancji dodatkowej z grupy skladajacej sie z kwasu cytrynowego i winowego, cytrynianu i winianu alkalicznego oraz wody, przy czym stosunek ilosci wag. wody do ilosci wag. cial stalych wynosi 0,25 ÷ 0,28. (51) IntCl7 C04B 24/06 C04B 28/06 ( 2 2) Data zgloszenia: 12.01.1996 ( 2 1) Numer zgloszenia: 312288 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest spoiwo ekspansywne (cement pęczniejący).

Cementami ekspansywnymi są w szerokim znaczeniu cementy kompozytowe, do których dodano jeden lub kilka składników spęczniających. Składniki spęczające powodują zwiększenie objętości (pęcznienie) kamienia cementowego lub betonu z cementu ekspansywnego. Można je podzielić na różne grupy w zależności od tego, jaka jest reakcja chemiczna powodująca pęcznienie twardniejącego kamienia cementowego. Pęcznienie cementu podczas hydratacji może być sprowadzone zasadniczo do powstawania ettringitu (składnik spęczniający na bazie gliniano-siarczanowej), powstawania monosiarczanu (składnik spęczniający na bazie gliniano-siarczanowej) lub powstawania wodorotlenku (składnik spęczniający na bazie tlenku).

Najczęściej spotykane są cementy ekspansywne typu M (tak zwane cementy Michajłowa) na bazie cementu portlandzkiego.

Składniki spęczniające (spoiwa ekspansywne) stosuje się przeważnie w celu kompensowania kurczliwości cementu. Ponieważ pęcznienie ustala się poprzez zmienianie składników spęczających i ich ilości, można prawie całkowicie skompensować skurcz, przykładowo hydratyzowanego cementu portlandzkiego (PZ), przez nakładający się proces pęcznienia (cement ekspansywny ze skompensowanym skurczem).

Znany przykład spoiwa ekspansywnego przygotowano z:

64,5% wag . cementu portlandzkiego PZ 35 F

20% wag. cementu glinowego TSZ Secar71 (Lafarge)

15% wag. gipsu (półhydrat β)

0,5% wag. dodatku upłynniającego wybranegoz grnpy składającej się z kwasu ligninosulfonowego, kondensacyjnego sulfonianu melaminowego oraz kondensacyjnego sulfonianu naftalenoformaldehydowego oraz wody, przy czym stosunek wody do ciał stałych W/F wynosi 0,25 (w mieszadle DIN według DlN EN 196, część 1). Kształtki kontrolne wytworzone z tego spoiwa ekspansywnego miały powiększenie objętości 10% po jednym dniu, rozpadały się jednak już po składowaniu przez 4 dni przy względnej wilgotności powietrza 80% i przy 20°C.

Porównanie właściwości tego spoiwa ekspansywnego z przykładami spoiw według wynalazku podano w tabeli 1.

181 896

Zadaniem wynalazku jest opracowanie spoiwa ekspansywnego nadającego się do pompowania i do iniekcji o rozszerzalności objętościowej 5 + 30% w odniesieniu do stanu wyjściowego, którego podatność do obróbki wynosi przynajmniej 15 min, i który ma wysoką wytrzymałość oraz nie rozpada się przy dostępie wilgotności.

Spoiwo ekspansywne według wynalazku zawierające cement portlandzki, gips, cement glinowy, dodatek upłynniający wybrany z grupy składającej się z kwasu ligninosulfonowego, kondensacyjnego sulfonianu melaminowego oraz kondensacyjnego sulfonianu naftalenoformaldehydowego oraz wodę charakteryzuje się tym, że składa się z 50^90% wag. cementu portlandzkiego, 10+20% wag. gipsu, 5+25% wag. cementu glinowego, 0,2+2% wag. dodatku upłynniającego wybranego z grupy składającej się z kwasu ligninosulfonowego, kondensacyjnego sulfonianu melaminowego oraz kondensacyjnego sulfonianu naftalenoformaldehydowego, 0,1+1% wag. substancji dodatkowej z grupy składającej się z kwasu cytrynowego i winowego, cytrynianu i winianu alkalicznego oraz wody, przy czym stosunek ilości wag. wody do ilości wag. ciał stałych wynosi 0,25+ 0,28.

Korzystnie cement portlandzki posiada zawartość C3A < 3% wag.

Korzystnie cytrynianem alkalicznym jest cytrynian sodu lub cytrynian litu.

Pojęcia cementu portlandzkiego, cementu glinowego i gipsu są tu rozumiane tak, jak są opisane w publikacjach znanych przeciętnemu fachowcowi. W szczególności należy odnieść się do odpowiednich norm DIN (DIN 1164, DIN 1168, DIN 51043).

W korzystnej postaci realizacji wynalazku stosuje się cementy glinowe bogate w Al₂O₃, opisane w licznych publikacjach (J. Bensted, „High alumina cement” Zement-Kalk-Gips, str. 46. 560 + 566).

Szczególnie korzystnejest stosowanie cementu, który pozbawionyjest w wysokim stopniu C3A. Przez pozbawienie cementu w znacznym stopniu C3A rozumie się zawartość C3A mniejszą niż 3% wag. Cement taki ma według definicji z DIN 1164, część 1, wysoką odporność na siarczany.

Przy tego typu cemencie uzyskuje się duże rozszerzalności objętościowe przy stosunkowo niskim dozowaniu droższych składników glinowych.

Jako dodatki upłynniające stosowane są wszystkie związki, które mają działanie upłynniające i oszczędzające wodę, przede wszystkim przez zmniejszanie napięcia powierzchniowego wody i lepsze rozmieszczenie drobnoziarnistych składników w postaci stałej (spoiwa). Jako dodatki upłynniające stosuje się wszystkie materiały znane fachowcowi z odpowiednich publikacji (H. Reul, Handbuch Bauchemie, Verlag fur chemmm. Industrie, H. Ziolkowsky KG, Augsburg 1991). W szczególności stosuje się sole kwasu ligninosulfonowego oraz kondensacyjne sulfoniany melaminowy i naftalenoformaldehydowy.

W przypadku cementów ekspansywnych typu M, zgodnie ze stanem techniki, tworzenie ettringitu i faz CSH/CAH przebiega bez specjalnych środków sterujących {objaśnienia skrótów patrz. F. Keil, Zement, Springer-Verlag Berlin 1971). Jeżeli hydratacja cementu portlandzkiego odpowiedzialna za wytrzymałość struktury odbywa się szybciej niż tworzenie ettringitu, wówczas powstaje sztywna struktura cementowa, która może być niszczona przez późniejszą reakcję rozszerzania. W przypadku cementu ekspansywnego nadającego się do stosowania, powstawanie ettringitu powinno być zakończone, kiedy rozpoczyna się tworzenie struktury CSH/CAH. Dodanie, zgodnie z wynalazkiem, kwasu cytrynowego, kwasu winowego lub ich soli powoduje czasowe rozdzielenie pomiędzy tworzeniem ettringitu i faz CSH/CAH. Dodanie, zgodnie z wynalazkiem, kwasu cytrynowego lub jego soli powoduje rozszerzenie objętościowe przynajmniej o współczynnik 2 w stosunku do rozszerzenia mieszanki zerowej w ciągu pierwszych trzech dni po dodaniu wody. Przy odpowiednim dozowaniu kwasu cytrynowego lub jego soli, po trzech dniach nie obserwuje się już żadnego dalszego zwiększania objętości. Kształtki kontrolne wytworzone ze spoiwa ekspansywnego według wynalazku, sąpotem przez długi czas stabilne, również przy magazynowaniu w wodzie.

181 896

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania (1 i 2), w których właściwości spoiwa ekspansywnego są określone następująco:

* Zdolność pompowania * Rozszerzalność objętościowa * Czas urabialności * Wytrzymałość

Przykład 64,3%wag. 20% wag. 14,5°% wag. 0,5% wag.

0,2% wag.

rozpływ 20 cm według DIN 10660 określenie zwiększenia objętości słupków zaczynu cementowego według DIN 1164, 4x4x16 cm³początek twardnienia określony za pomocą przyrządu z igłą Vicata (DIN EN 196, cz. 3) wytrzymałość na ściskanie słupków 4x4x 16 cm3 (szlifowanie powierzchni po rozszerzeniu według DIN EN 196, cz. 1)

Stabilność przy dostępie wilgoci magazynowanie w wodzie przy 20°C, ekspertyza optyczna.

1. Przygotowano tworzywo ekspansywne według wynalazku z: cementu portlandzkiego PZ 15 Z cementu glinowego TSZ Secar 71 (Lafargee) gipsu(półhydrat β) dodatku upłynniającego wybranego z grupy składającej się z kwasu ligninosulfonowego, kondensacyjnego sulfonianu melaminowego oraz kondensacyjnego sulfonianu naftalenoformaldehydowego cytrynianu sodowego przy czym stosunek wody do ciał stałych W/F wynosi 0,25 (w mieszadle DIN według DIN EN 196, część 1).

Dodatek 0,2% wag. cytrynianu sodowego spowodował wyraźne zwiększenie objętości, około 20%, po dwóch dniach. Powstała struktura była stabilna przy magazynowaniu w wodzie. Zaprawa nadawała się do przerabiania w ciągu 20 min. przy konsystencji nadającej się do pompowania (patrz tabela 1).

Przykład 2. Przygotowano tworzywo ekspansywne według wynalazku z:

81,8% wag. cementu portlandzkiego PZ 45 F-HS

20%wag. cementu glinowego TSZ Secar71 (Laiarge)

7,5% wag. gipsu (półhydrat β)

0,5%o wag. dodatku upłynniającego wybranego z grupy s^k^ł^ac^ajćct^e^_i się z kwasu ligninosulfonowego, kondensacyjnego sulfonianu melaminowego oraz kondensacyjnego sulfonianu naftalenoformaldehydowego cytrynianu sodowego przy czym stosunek wody do ciał stałych W/F wynosi 0,28 (w mieszadle DIN według DIN EN 196, część 1).

Przy tej recepturze otrzymano zwiększenie objętości, około 10%o.

Dalsze właściwości spoiwa ekspansywnego podano w tabeli 1.

0,2%wag.

Tabela 1

Przykład	Wartość W/F	Zwiększenie objętości [%]	Rozpływ ^[cm]	Czas urabialności [h]	Wytrzymałość po 28 dniach [N/mm]	Magazynowanie w wodzie
Przykład ze stanu techniki	0,25	-10	natychmiast twardy	1'30	-	rozpada się
1	0,25	-20	22	0'20	44	stabilny
2	0,28	~10	25	0'40	38	stabilny

181 896

Z tabeli tej wynika, że spoiwa ekspansywne według wynalazku na skutek dodania cytrynianu sodowego, przy konsystencji nadającej się do pompowania i przy czasie przydatności do przetwarzania 20 * 40 min wykazują w zależności od składu powiększenie objętości 10 * 20%, przy czym kształtki próbne pozostają stabilne przy składowaniu w wodzie.

Spoiwa ekspansywne według wynalazku nadają się szczególnie dobrze do wypełniania pustych przestrzeni, korzystnie przy robieniu zakotwień w gruncie lub w skale.

181 896

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Spoiwo ekspansywne zawierające cement portlandzki, gips, cement glinowy, dodatek upłynniający wybrany z grupy składającej się z kwasu ligninosulfonowego, kondensacyjnego sulfonianu melaminowego oraz kondensacyjnego sulfonianu naftalenoformaldehydowego oraz wodę, znamienne tym, że składa się z 50 * 90% wag. cementu portlandzkiego, 10 -* 20% wag. gipsu, 5 + 25% wag. cementu glinowego, 0,2 -*· 2% wag. dodatku upłynniającego wybranego z grupy składającej się z kwasu ligninosulfonowego, kondensacyjnego sulfonianu melaminowego oraz kondensacyjnego sulfonianu naftalenoformaldehydowego, 0,1 * 1% wag. substancji dodatkowej z grupy składającej się z kwasu cytrynowego i winowego, cytrynianu i winianu alkalicznego oraz wody, przy czym stosunek ilości wag. wody do ilości wag. ciał stałych wynosi 0,25 * 0,28.
2. Spoiwo według zastrz. 1, znamienne tym, że cementem portlandzkimjest cement portlandzki o zawartości C3A < 3% wag.
3. Spoiwo według zastrz. 1, znamienne tym, że cytrynianem alkalicznym jest cytrynian sodu.
4. Spoiwo według zastrz. 1, znamienne tym, że cytrynianem alkalicznymjest cytrynian litu.