PL183691B1

PL183691B1 - Budowlana kompozycja cementowa, wodoodporny materiał konstrukcyjny, płyta z kompozycją cementową i sposób wytwarzania płyty z kompozycją cementową

Info

Publication number: PL183691B1
Application number: PL95317432A
Authority: PL
Inventors: Elisha Stav; Edward A. Burkard; Ronald S. Finkelstein
Original assignee: Nat Gypsum Properties
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1995-05-24
Publication date: 2002-06-28
Also published as: EP0797551A1; EP0797551B1; ES2171187T3; PL317432A1; CN1150416A; CA2191842C; DK0797551T3; NO965124L; NO318100B1; CN1048234C; DE69524451T2; JP3025906B2; CZ293712B6; CA2191842A1; JPH09511732A; IL113587A0; CZ353196A3; DE69524451D1; HK1021366A1; CN1223236A

Abstract

1 . Budowlana kompozycja cementowa zawierajaca mieszanke pólwodnego siarczanu wapnio- wego w ilosci 40-60% wag., cementu portlandzkiego w ilosci 15-20% wag. i pylu krzemionkowego w ilosci 10-20% wag., znamienna tym, ze zawiera beta-pólwodny siarczan wapniowy w ilosci od 30% wag. do 75% wag., cement portlandzki w ilosci od 10% wag. do 40% wag., pyl krzemionkowy w ilosci od 4 do 20% wag. oraz dodatkowo kompozycja zawiera agregat pucolanowy w ilosci od 1% wag. do 40% wag. wybrany z grupy obejmujacej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, korzystnie pumeks i Fillit. PL

Description

Przedmiotem wynalazku są budowlana kompozycja cementowa, wodoodporny materiał konstrukcyjny, płyta z kompozycją cementową i sposób wytwarzania płyty z kompozycją cementową.

Materiały konstrukcyjne, takie jak podkładowe płyty natryskowe i podkłady podłogowe, na ogół nie zawierają gipsu ponieważ materiały zawierające gips zazwyczaj nie są wodoodporne. Jednakże, gips jest pożądanym składnikiem materiałów konstrukcyjnych ze względu na jego szybkie twardnienie i wcześnie osiągniętą wytrzymałość. Próby zwiększenia wodoodpomości płyt gipsowych poprzez mieszanie cementu portlandzkiego i gipsu (półwodnego siarczanu wapniowego) przyniosły ograniczone korzystnie ponieważ taka mieszanina prowadzi do tworzenia etringitu, który powoduje rozszerzanie się produktu gips/cement portlandzki prowadząc w ten sposób do pogorszenia się jego jakości. Etringity powstają gdy glinian trójwapniowy (3CaO ·Α1₂Ο₂) w cemencie portlandzkim reaguje z siarczanem.

Kompozycje cementowe stosowane jako mieszaniny do naprawy chodników, zawierające cement portlandzki i alfa gips opisane są w Patencie Harrisa, patencie Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,494,990. Kompozycja zawiera również źródło pucolan, takich jak na przykład pył krzemionkowy, popiół lotny, lub żużel wielkopiecowy. W w/w opisie patentowym nr 4,494,990 blok pucolanowy blokuje oddziaływanie między glinianem trójwapniowym, a siarczanem pochodzącym gipsu. W patencie tym przedstawione jest mieszanie trójskładnikowej mieszaniny cementu portlandzkiego Typu I, gipsu alfa i pyłu krzemionkowego z kruszywem drobnoziarnistym w celu przygotowania zaprawy stosowanej do wytworzenia kostek do oceny wytrzymałości uzyskanej kompozycji.

Ortega i współpracownicy w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,661,159 opisują kompozycję do podkładów podłogowych zawierającą gips alfa, gips

183 691 beta, popiół lotny i cement portlandzki. Według tego patentu, materiał na podkład podłogowy może być stosowany z wodą i piaskiem lub innym kruszywem do produkcji ciekłej mieszaniny, która może być nakładana na podłoże.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie wad kompozycji cementowych znanych ze stanu techniki.

Budowlana kompozycja cementowa zawierająca mieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40-60% wag., cementu portlandzkiego w ilości 15-20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10-20% wag., według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera betapółwodny siarczan wapniowy w ilości od 30% wag. do 75% wag., cement portlandzki w ilości od 10% wag. do około 40% wag. pył krzemionkowy w ilości od 4 do 20% wag. oraz dodatkowo kompozycja zawiera agregat pucolanowy w ilości od 1% wag. do 40% wag. wybrany z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, korzystnie pumeks i Fillit.

Korzystnie w kompozycji cement portlandzki jest cementem portlandzkim Typu III, zaś pył krzemionkowy stanowi 4% wag. do % wag. kompozycji.

Agregat pucolanowy stanowi od 10% wag. do 40% wag. kompozycji i zawiera pumeks.

Agregat pucolanowy stanowi od 1% wag. do 10% wag. kompozycji i zawiera Fillit.

Dodatkowo kompozycja zawiera przynajmniej jeden z zestawów obejmujących dodatki sterujące, środki odwadniające i dodatki hydrofobowe.

Budowlana kompozycja cementowa, zwłaszcza do samopoziomujących się podłóg zawierająca mieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40 do 60% wag., cementu portlandzkiego w ilości 15 do 20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10 do 20% wag., według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera od 25% wag. do 75% wag. mieszanki składającej się z beta-półwodnego siarczanu wapniowego w ilości od 30% wag. do 75% wag., cementu portlandzkiego w ilości od 10% wag. do 40% wag., pyłu krzemionkowego w ilości od 4% wag. do 20% wag. oraz dodatkowo zawierającej agregat pucolanowy w ilości od 1% wag. do 40% wag. wybrany z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, korzystnie pumeks i Fillit oraz od 75% wag. do 25% wag. piasku.

Korzystnie kompozycja zawiera 71% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego, 20% wag. cementu portlandzkiego, 6% wag. pyłu krzemionkowego i 2% wag. agregatu pucolanowego.

Agregat pucolanowy stanowi Fillit.

Budowlana kompozycja cementowa, zwłaszcza do drobnych napraw dróg zawierająca mieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40 do 60% wag., cementu portlandzkiego w ilości 15 do 20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10 do 20% wag., według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera od 25% wag. do 100% wag. mieszanki składającej się z betapółwodnego siarczanu wapniowego w ilości od 30% wag. do 75% wag., cementu portlandzkiego w ilości od 10% wag. do 40% wag., pyłu krzemionkowego w ilości od 4% wag. do 20% wag. oraz dodatkowo zawiera agregat pucolanowy w ilości od 1 % wag. do 40% wag. wybrany z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, korzystnie pumeks i Fillit, a ponadto kompozycja zawiera od 75% wag. do 0% wag. piasku.

Budowlana kompozycja cementowa, zwłaszcza do wytwarzania ogniotrwałych materiałów natryskiwanych, zawierająca mieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40 do 60% wag., cementu portlandzkiego w ilości 15 do 20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10 do 20% wag., według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera beta-półwodny siarczan wapniowy w ilości od 30% wag. do 75% wag., cement portlandzki w ilości od 10% wag. do 40% wag., pył krzemionkowy w ilości od 4% wag. do 20% wag. oraz dodatkowo zawiera agregat pucolanowy w ilości od 1% wag. do 40% wag. wybrany z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, przy czym agregat pucolanowy zawiera przynajmniej jeden z wypełniaczy, Fillit lub perlit.

Dodatkowo kompozycja zawiera 1% wag. do 30% wag. nienapęczniałego wermikulitu.

Dodatkowo kompozycja zawiera do 2% wag. włókien szklanych i do 2% wag. środka zagęszczającego wybranego z grupy obejmującej pochodne celulozy, żywice akrylowe i ich mieszaniny.

183 691

Budowlana kompozycja cementowa, zwłaszcza do wytwarzania płyt pilśniowych, zawieraj ąca mieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40 do 60% wag., cementu portlandzkiego w ilości 15 do 20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10 do 20% wag., według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera od 70% wag. do 90% wag. mieszanki składającej się z beta-półwodnego siarczanu wapniowego w ilości od 30% wag. do 75% wag., cementu portlandzkiego w ilości od 10% wag. do 40% wag., pyłu krzemionkowego w ilości od 4% wag. do 20% wag. i dodatkowo zawierającej agregat pucolanowy w ilości od 1% wag. do 40% wag. wybrany z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, korzystnie pumeks i Fillit, a ponadto kompozycja zawiera od 30% wag. do 10% wag. składników włóknistych wybranych z grupy obejmującej; włókna drewniane, włókna papiernicze, włókna szklane, włókna polietylenowe, włókna polipropylenowe, włókna nylonowe i inne włókna plastykowe.

Korzystnie kompozycja zawiera 74% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego, 20% wag. cementu portlandzkiego i 6% wag. pyłu krzemionkowego.

Wodoodporny materiał konstrukcyjny składający się z budowlanej kompozycji cementowej z niewielkim nadmiarem stechiometrycznym wody, zawierający mieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40 do 60% wag., cementu portlandzkiego w ilości 15 do 20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10 do 20% wag., według wynalazku charakteryzuje się tym, że kompozycja cementowa stanowi mieszankę składającą się z beta-półwodnego siarczanu wapniowego w ilości od 30% wag. do 75% wag., cementu portlandzkiego w ilości od 10% wag. do 40% wag., pyłu krzemionkowego w ilości od 4% wag. do 20% wag. i dodatkowo zawierającą agregat pucolanowy w ilości od 1% wag. do 40% wag. wybrany z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, korzystnie pumeks i Fillit.

Korzystnie w materiale konstrukcyjnym, cement portlandzki jest cementem portlandzkim Typu III.

Agregat pucolanowy stanowi od 10% wag. do 40% wag. kompozycji i zawiera pumeks.

Korzystnie pył krzemionkowy stanowi 4% wag. do 8% wag. kompozycji.

Dodatkowo kompozycja cementowa zawiera przynajmniej jeden z zestawów obejmujących dodatki sterujące, środki odwadniające i dodatki hydrofobowe.

Kompozycja cementowa stanowi mieszankę zawierającą, od 70% wag. do 75% wag. betapółwodnego siarczanu wapniowego; od 15% wag. do 25% wag. cementu portlandzkiego; od 4% wag. do 8% wag. pyłu krzemionkowego oraz od 1% wag. do 10% wag. agregatupucolanowego.

Płyta z kompozycją cementową składająca się z dolnego i górnego arkusza przykrywającego i kompozycji cementowej umieszczonej między dolnym i górnym arkuszem przykrywającym zawierającej mieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40 do 50% wag., cementu portlandzkiego w ilości 15 do 20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10 do 20% wag., według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawarta pomiędzy dolnym arkuszem przykrywającym i górnym arkuszem przykrywającym kompozycja cementowa stanowi mieszankę składającą się z 30% wag. do 75% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego; 10% wag. do 40% wag. cementu portlandzkiego; 4% wag. do 20% wag. pyłu krzemionkowego i od 1% wag. do 40% wag. agregatu pucolanowego wybranego z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, korzystnie pumeks i Fillit.

Dolny arkusz przykrywający i górny arkusz przykrywający stano wiąarkusze przynajmniej z jednego z materiałów obejmujących matę szklaną i tkaninę z włókna szklanego.

Korzystnie, cement portlandzki jest cementem portlandzkim Typu III.

Agregat pucolanowy stanowi 10% wag. do 40% wag. kompozycji i zawiera pumeks.

Sposób wytwarzania płyty z kompozycją cementową, zawierającąmieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40 do 60% wag., cementu portlandzkiego w ilości 15 do 20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10 do 20% wag., według wynalazku charakteryzuje się tym, że miesza się od 30% wag. do 75% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego, od 10% wag. do 40% wag. cementu portlandzkiego, od 4% wag. do 20% wag. pyłu krzemionkowego i dodatkowo od 1 % wag. do 40% wag. agregatu pucolanowego, wybranego z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, korzystnie pumeks i Fillit dla otrzymania kompozycji

183 691 cementowej; otrzymaną kompozycję cementową miesza się z niewielkim nadmiarem stechiometrycznym wody, tworząc rdzeń płyty w postaci zawiesiny, po czym zawiesinę cementowa, wylewa się na ciągły, dolny arkusz przykrywający i umieszcza się na niej górny arkusz przykrywający, a następnie po zastygnięciu zawiesiny wytworzony materiał tnie się na płyty i utwardza się płyty w temperaturze około 16°C do 27°C, przy wilgotności 30% do 90% przez okres jednego do siedmiu dni.

Jako dolny arkusz przykrywający i górny arkusz przykrywający stosuje się arkusze przynajmniej z jednego z materiałów obejmujących matę szklaną lub tkanie z włókna szklanego.

Utwardza się płyty utrzymując w nich wilgoć przez okres przynajmniej trzech dni.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny płyty według wynalazku, fig. 2 - wykres wytrzymałości la ściskanie w funkcj i czasu twardnienia kompozycj i # 1 według wynalazku i porównawczo kompozycji #2, fig. 3 - zdjęcie wykonane skanningowym mikroskopem elektronowym (SEM) (500x) płyty z kompozycji według wynalazku, przedstawionej w przykładzie 3, fig. 4 - zdjęcie skanningowe (100x) płyty przedstawionej na fig. 3, fig. 5 - przedstawia zdjęcie skanningowe (1000x) płyty przedstawionej na fig. 3.

Według wynalazku, kompozycję stosuje się w materiałach konstrukcyjnych, które są szczególnie użyteczne tam, gdzie ważnym warunkiem jest wodoodpomość, takich jak; płyty podkładowe o łaźni i natrysków, podkłady podłogowe i zewnętrzne płyty osłonowe. Dalsze zastosowania kompozycji wynalazku obejmują takie materiały jak samopoziomujące się podłogi, materiały do drobnych napraw dróg, ogniotrwałe materiały natryskiwane, materiały powstrzymujące ogień i płyty pilśniowe.

Kompozycje według wynalazku zawierają od 30% wag. do 75% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego (tak zwany beta-gips), od 10% wag. do 40% wag. cementu portlandzkiego (zalecany jest Typ III), od 4% wag. do 20% wag. pyłu krzemionkowego i dodatkowo od 1% wag. do 40% wag. agregatu pucolanowego.

Beta-gips w kompozycji według wynalazkujest beta-półwodnym siarczanem wapniowym zwyczajowo nazywanym tynkiem szlachetnym. Beta-gips jest tańszy od alfa-gipsu. Proszek pół-wodnego alfa-gipsu ma wyższy ciężar nasypowy i mniejszą powierzchnię niż proszek półwodnego beta-gipsu, czego wynikiemjest mniejsze zapotrzebowanie wody przy tej samej podatności na obróbkę i wyższa wytrzymałość na ściskanie zastygniętego materiału. Jednakże, płyty z kompozycją według wynalazku wykazywały więcej niż odpowiednią wytrzymałość do zastosowań wewnętrznych takich jak płyty podkładowe i podkłady podłogowe i zastosowań wewnętrznych, takich jak okładziny zewnętrzne i okapy.

Cement portlandzki w kompozycji według wynalazku korzystnie jest cementem portlandzkim Typu III (według standardów ASTM). Cement portlandzki Typu III twardnieje szybciej niż cement portlandzki Typu II i wykazuje dużą wczesną wytrzymałość.

Pył krzemionkowy w kompozycji według wynalazku jest wyjątkowo aktywną pucolaną i zapobiega powstawaniu etringitu.

Wypełniaczem pucolanowym kompozycji według wynalazku może być wypełniacz naturalny lub sztuczny, o dużej zawartości procentowej krzemionki amorficznej. Naturalne wypełniacze pucolanowe są pochodzenia wulkanicznego i zawierają tras, pumeks i perlit. Sztuczne wypełniacze pucolanowe obejmują popiół lotny i Fillit (Fillite Division of Boliden Intertrade, Inc. Atlanta, Georgia).

Wypełniacze pucolanowe mają dużą zawartość procentową krzemionki amorficznej o niewielkich lub żadnych właściwościach cementujących. Jednakże wypełniacze pucolanowe mają powierzchnię, która w obecności wilgoci jest reaktywna chemicznie wobec wodorotlenku wapnia w standardowej temperaturze do utworzenia się uwodnionego krzemianu wapnia (CSH), który przypuszczalnie w kompozycji i sposobach według wynalazku, staje się homogeniczną częścią układu cementowego także dzięki obecności bardzo rozdrobnionego pucolanu, takiego jak pył krzemionkowy. Kompozycje według wynalazku, które zawierają zarówno wypełniacz pucolanowy i bardzo rozdrobniony pucolan dają materiały cementowe, w których zagęszczona

183 691 jest strefa przejściowa między wypełniaczem a pastą cementową, i w ten sposób wytwarza się produkt utwardzony o wyższej wytrzymałości na ściskanie niż kompozycje zawierające sam wypełniacz pucolanowy lub tylko samą drobno rozdrobnioną pucolanę. Sądzi się, że mechanizm który powoduje zmiany w mikrostrukturze kompozycji według wynalazku, prowadzące do zwiększenia wytrzymałości na ściskanie jest związany z dwoma efektami: efektem pucolanowym i efektem mikrowypełniaczy (dzięki małym rozmiarom i sferycznemu kształtowi cząsteczek pyłu krzemionkowego).

Kompozycje do materiałów konstrukcyjnych takich jak płyty podkładowe i podkłady podłogowe według wynalazku zawierająod 30% wag. do 75% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego (korzystne od 30% wag. do 50% wag.), od 10% wag. do 40% wag. cementu portlandzkiego (korzystne od 6% wag. do 25% wag.), od 4% wag. do 20% wag. pyłu krzemionkowego (korzystne od 4% wag. do 10% wag.), i od 1% wag. do 40% wag. agregatu pucolanowego (korzystne od 25% wag. do 35% wag.). Korzystnym wypełniaczem do zastosowania do tych materiałów konstrukcyjnych jest pumeks. Pumeks jest wskazany również dlatego, że jest względnie lekki i może syć sortowany w celu uzyskania produktu o żądanej wytrzymałości i właściwościach fizycznych. Na przykład Hess Pumice Products Inc. (Wytwórnia Produktów Pumeksowych Hessa) wytwarza kruszywo pumeksowe o rozmiarze nr 10, o rozmiarach 93% większych niż 1400 mikronów, natomiast kruszywo pumeksowe o rozmiarze Nr 5 ma ziarna o rozmiarze o około 23% większym niż 1400 mikronów. Chociaż wypełniacze takie jak węglan wapnia, krzemionka krystaliczna i różne typy gliny mogąbyć włączone do kompozycji stwierdzono, że zastosowanie wypełniacza pucolanowego daje produkt według wynalazku o pierwszorzędnych właściwościach. Jak wyjaśniono powyżej, przypuszczalnie jest to wynik reakcji powierzchni wypełniacza pucolanowego z wolnym tlenkiem wapnia do utworzenia hydratowanego krzemianu wapnia (reakcja pucolanowa), który staje się częścią produktu. Taka reakcja jestjedynie możliwa z wypełniaczami pucolanowymi.

Kompozycja według wynalazku pozwala uzyskać materiały budowlane, które szybko twardnieją, wykazująwysokąwytrzymałość, trwałość i sąwodoodporne. Ponadto, maszyny produkujące tradycyjne płyty gipsowe mogą być wykorzystywane do wytwarzania płyt kompozycją według wynalazku bez modyfikacji maszyn. Ponieważ kompozycja według wynalazku szybko twardnieje (na ogół w ciągu trzech minut lub krócej), materiały budowlane wykonane z kompozycji mogą być obrabiane (na przykład arkusze mogą być cięte na mniejsze arkusze lub płyty) wcześniej niż produkty wykonane z samego cementu portlandzkiego. Ponadto, odmiennie niż w przypadku tradycyjnej płyty gipsowej, płyty lub inne produkty wykonane z kompozycji według wynalazku nie wymagają suszenia w piecu i faktycznie należy unikać suszenia ich w piecu.

Płyta podkładowa według wynalazku, przedstawiona na fig. 1 zawiera rdzeń 3 z kompozycji cementowej według wynalazku i przylegające arkusze przykrywające; dolny arkusz przykrywający 5 i górny arkusz przykrywający 7 umieszczone po obu stronach rdzenia 3. Taka płyta może być wytworzona w następujący sposób.

Surowiec gipsowy może być prażony w temperaturze od 160°C do 175°C w celu utworzenia półwodnego siarczanu wapnia. Wyprawiony gips może być rozdrabniany do cząsteczek o mniejszych rozmiarach jeśli na przykład wymaganajest specjalna wytrzymałość, określone wymagania dotyczące wody i właściwości robocze. Prożek gipsowy dostarczany jest do mieszalnika i mieszany z cementem portlandzkim, pyłem krzemionkowym i wypełniaczem pucolanowym. Wypełniaczem pucolanowym może być pumeks, perlit, tras lub popiół lotny lub mieszanina tychże. Innymi składnikami, które mogą być włączone do kompozycji są zestaw regulatorów (na przykład przyspieszaczy), środki odwadniające, dodatki hydrofobowe i lateks lub modyfikatory polimerowe. Uzyskana mieszanina jest łączona z niewielkim nadmiarem stechiometrycznym wody w celu otrzymania zawiesiny. Zawiesina, która tworzy rdzeń 3 płyty jest wylewana na ciągły, dolny arkusz przykrywający 5, który jest umieszczony na przenośniku. Następnie, gdy rdzeń przesuwa się na przenośniku, umieszczany jest na nim górny arkusz przykrywający 7. Korzystnie, arkusze przykrywające, dolny 5 i górny 7, wykonane sąz maty z włókna szklanego, tkaniny z włókna szklanego lub ich kompozycji. Arkusze przykrywające mogą być

183 691 również wykonane z polietylenu, polipropylenu lub nylonu; jednakże materiały te nie są tak korzystne jak włókno szklane ponieważ są znacznie droższe. Gdy zawiesina zastyga, tkanina i sita są osadzane na matrycy w trakcie procesu formowania. Ponieważ płyta przykrywająca porusza się wzdłuż linii przenośnikajako ciągła tafla, płyta zyskuje wytrzymałość wystarczającą do tego, by mogła być obrabiana. Płytajest wtedy cięta na części (do płyt podkładowych zazwyczaj o wymiarach 91,4 cm x 152,4 cm lub 91,4 cmx 121,9 cm) i przenoszona na wózki. Grubość płyt korzystnie waha się w granicach od około 0,32 cm do około 1,58 m. Następnie płyty sąukładane w stosy i twardniejąodjednego do siedmiu dni (najkorzystniej przez około 3 dni) w temperaturze od 16°C do 27°C (to znaczy w temperaturze pokojowej) i wilgotności od 40% do 70%, po czym płyty mogą być wysyłane do sprzedawcy. Składowanie płyt korzystnie zapewnia wilgotną atmosferę do utwardzania. Płyty mogą być utwardzane w temperaturę i wilgotności poza granicami podanymi powyżej dając zadawalający produkt. Jednakże, może to przedłużyć czas twardnienia. Płyty według wynalazku uzyskują swoją pełną wytrzymałość po od koło czternastu do dwudziestu ośmiu dni po wytworzeniu.

W trakcie wytwarzania płyt lub innych produktów według wynalazku, należy unikać dosuszania, które jest wymagane w przypadku płyt gipsowych. Altematywnąmetodąutwardzaniajest zawinięcie płyt na około trzy dni dla utrzymania wilgotności potrzebnej do ciągłego twardnienia. Tak owijane płyty wykazują wytrzymałość o około 50% większą niż normalne płyty gipsowe o tej samej gęstości. Także po trzech dniach owijane płyty uzyskują 70% do 80% wytrzymałości.

Jeśli wymagana grubość płyt lub innych produktów wynosi koło 0,32 cm i ich kompozycja cementowa korzystnie zawiera od 30% wag. do 75% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego, od 10% wag. do 40% wag. cementu portlandzkiego, od 4% wag. do 20% wag. pyłu krzemionkowego, i od 1% wag. do 40% wag. wypełniacza pucolanowego, otrzymujemy bardzo mocny cienki produkt zwłaszcza przydatny jako na przykład podkłady podłogowe. Korzystnie kompozycja cementowa stosowana do bardzo cienkich płyt (to znaczy koło 0,32 cm) i podkładów podłogowych zawiera od 70% wag. do 5% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego (szczególnie korzystnie 74% wag.), od 15% wag. do 25% wag. cementu portlandzkiego (szczególnie korzystnie 20%), od 4% wag. do 8% wag. pyłu krzemionkowego (szczególnie korzystnie 6%), i od 1% wag. do 10% wag. wypełniacza pucolanowego.

Kompozycje według wynalazku mogą być również stosowane do przygotowania samopoziomujących się kompozycji podłogowych i materiałów do naprawy dróg. Do takich materiałów przygotowywana jest mieszanka podstawowa według wynalazku, zawierająca od 30% wag. do 75% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego (to znaczy beta-gipsu) (korzystne jest od 30% wag. do 50% wag.), od 10% wag. do 40% wag. cementu portlandzkiego (korzystne jest od 6% wag. do 25% wag.), od 4% wag. do 20% wag. pyłu krzemionkowego korzystne jest od 4% wag. do 8% wag.), i od 1% wag. do 40% wag. wypełniacza pucolanowego (korzystne jest od 1% wag. do 15% wag.; szczególnie korzystnie od 1% wag. do 5% wag.). Mieszanka podstawowa jest następnie mieszana z kruszywami krzemianowymi (to znaczy głównie miejscowym piaskiem kwarcowym) w celu wytworzenia podłóg lub materiału do naprawy dróg.

Korzystnie, kompozycje do samopoziomujących się podłóg według wynalazku zawierają od 25% wag. do 75% wag. mieszanki podstawowej według wynalazku i od 75% wag. do 25% wag. piasku. Najkorzystniej, mieszanka podstawowa w kompozycji do samopoziomujących się podłóg zawiera około 71% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego, 20% wag. cementu portlandzkiego, 6% wag. pyłu krzemionkowego, i 2% wag. wypełniacza pucolanowego Fillit. Ze względu na jego małą gęstość dodatek wypełniacza Fillit w ilościach tak małych jak 1% wag. kompozycji zapewnia znaczną objętość wypełniacza (patrz przykład II, tabela 2 dla właściwości fizycznych wypełniacza Fillit).

Kompozycja do drobnych napraw dróg według wynalazku zawieja od 25% wag. do 100% wag. mieszanki podstawowej opisanej w odniesieniu do kompozycji do samopoziomujących się podłóg i od 75% wag. do 0% wag. piasku.

Kompozycje według wynalazku mogą być również stosowane w płytach pilśniowych według wynalazku. Takie płyty pilśniowe zawierają od 70% wag. do 90% wag. mieszanki pod10

183 691 stawowej opisanej w odniesieniu do kompozycji do samopoziomujących się podłóg i od 30% wag. do 10% wag. składnika włóknistego. Składnik włóknisty jest korzystnie wybrany z grupy obejmującej następujące włókna: włókna drewniane, włókna papiernicze, włókna szklane, włókna polietylenowe, włókna polipropylenowe, włókna nylonowe i inne włókna plastykowe. Najkorzystniej, mieszanka podstawowa według wynalazku do zastosowania w takich płytach pilśniowych zawiera 74% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego, 20% ag. cementu portlandzkiego i 6% wag. pyłu krzemionkowego.

Także ogniotrwałe materiały natryskiwane mogą być również przygotowane przy wykorzystaniu kompozycji według wynalazku. Takie materiały ogniotrwałe zawierają od 30% wag. do 75% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego (korzystnie od 30% wag. do 5% wag.), od 10% wag. do 40% wag. cementu portlandzkiego korzystnie od 6% wag. do 25% wag.), od 4% wag. do 20% wag. pyłu krzemionkowego (korzystnie od 4% wag. do 10% wag.) i od 1 % wag. do 40% wag. wypełni aczapucolanowego (korzystnie jest od koło 1% wag. do około 10% wag.). Korzystnie, gdy wypełniaczem pucolanowym jest Fillit lub perlit lub ich mieszaniny. Ogniotrwałe materiały natryskiwane według wynalazku także korzystnie zawierająod 1% wag. do 30% wag. nienapęczniałego wypełniacza wermikulitowego. Takie materiały ogniotrwałe i powstrzymujące ogień mogątakże zawierać do 2% wag. włókien szklanych i do 2% wag. środków zagęszczających. Korzystnie, gdy środek zagęszczający jest wybrany z grupy obejmującej: pochodne celulozy, żywice akrylowe i ich mieszaniny.

Przykład I

Kompozycja cementowa według wynalazku została przygotowana z podanych składników w ilościach zestawionych poniżej w tabeli

Tabela 1

Materiał Procent wagowy

Beta-gips (Stucco) 45.1

Cement portlandzki Typ III 19.2

Pył krzemionkowy 9.5

Wypełniacz pumeksowy 24.6

Perlit 1.47

W-R.A.¹ 0.87

Środek hydrofobowy² 0.11

Przyspieszacz (mielony CaSO₄ · 2H₂O gips dwuwodny)³ 0.042

Czynnik odwadniający lub suszący zawierający lignosulfoniany lub/i naftalenosulfoniany produkowane odpowiednio przez Georgia Pacifik Corp. i Henkel Corp.

Produkt silikonowy lub podobny materiał, np. Veoceal 2100 i Veoceal 1311 (obydwa znaki TM produktów wytwarzanych przez Jacker Silicone Corp.)

3zob. U.S. Patenty o numerach 3,920,465, 3,870,538 i 4,019,920

Materiały wymienione w tabeli 1 zostały zmieszane i ich 100 gram zmieszano z 35.6 gramami wody. Do mieszaniny dodano od 1 % wag. do 5% wag. polimeru lateksowego (akrylowego lub SBR) w celu zwiększenia elastyczności. Następnie, mieszanina była formowana w płyty według wynalazku stosując kompozyt z maty szklanej i tkaniny z włókna szklanego. Płyty były testowane na pochłanianie wody, utrzymywanie gwoździ, wyginanie, wytrzymałość na ściskanie (na mokro i na sucho), wchłanianie wody i inne wymagania dokumentacji ASTM. Płyty spełniają wymagania ASTM w odniesieniu do każdego testu.

Przykład II

Kompozycja # 1 do samopoziomujących się podłóg według wynalazku była przygotowana z podanych składników w ilościach podanych poniżej w tabeli 2. Została również przygotowana kompozycja cementowa #2 ze składników także podanych w ilościach umieszczonych w tabeli 2 (nie zawierająca wypełniacza pucolanowego).

183 691

Tabela 2

Materiał	Kompozycja #1 (procent wagowy)	Kompozycja #2 (procent wagowy)
Beta-gips
(Stucco)	36.1	40.0
Cement portlandzki
Typ III	9.8	10.8
Pył krzemionkowy	2.66	3.:2-4
Fillit 500
Wypełniacz pucolanowy1	0.0	1.35
Piasek (kwarc;
krystaliczna krzemionka)	49.4	43.26
W.R.A2	0.86	0.0
Opóźniacz³	0.06	0.06
Czynnik anty-pianotwórczy4	0.33	0.26

¹ Fillite Division of Boliden Intertrade, Inc., Atlanta Georgia. Puste kulki krzemionkowe o następujących właściwościach; średnia gęstość kulek 0.6-0.8 g/cm³; średnia gęstość objętościowa 0.35-0.45 g/cm³; typowa wielkość kulek 5-300 mikronów.

² Czynnik odwadniający lub suszący zawierający lignosulfoniany lub/i naftalenosulfoniany produkowane odpowiednio przez Georgia Pacyfik Corp. i Henkel Corp.

naturalny materiał białkowy ⁴suchy puder na bazie oleju roślinnego

W celu utworzenia kompozycji podłogowej o gładkiej konsystencji zmieszano kompozycję #1 z około 26% wag. wody, a kompozycję #2 zmieszano z około 24% wag. wody. Gęstość kompozycji #1 wynosiła 1,71 kg/dm3. Gęstość kompozycji #2 wynosiła 1,79 g/dm3.

Obydwie kompozycje były suszone w temperaturze około 21°C i względnej wilgotności około 50%. Wytrzymałość na ściskanie próbek (kostki 5,1 cm x 5,1 cm x 5,1 cm) każdej kompozycji była testowana po 2 godzinach suszenia i po 1,3,7 i 28 dniach przez ściskanie w prasie Instron według ASTM C472-9A.

Wyniki testów wytrzymałości na ściskanie przedstawione są na fig. 2. Kompozycja #1 według wynalazku wykazywała większą wytrzymałość na naciskanie niż kompozycja #2 dla wszystkich testowanych próbek. Chociaż wytrzymałość na ściskanie obu kompozycji była podobna po utwardzaniu przez 28 dni przewaga kompozycji według wynalazku jest oczywista gdy bierze się pod uwagę gęstości obu kompozycji. Typowo, kompozycja o wyższej gęstości powinna wykazywać większą wytrzymałość na ściskanie. Jednakże w tym przykładzie Kompozycja #1 według wynalazku miała mniejszą gęstość niż Kompozycja #2, a co więcej wykazywała nieznacznie większą wytrzymałość na ściskanie.

Przykład III

Kompozycja cementowa według wynalazku została przygotowana z podanych składników w ilościach zestawionych poniżej w tabeli 3:

Tabela 3

Materiał

Beta-gips (Stucco)

Cement portlandzki Typ III Pył krzemionkowy Wypełniacz pumeksowy W.R.A.1

Procent wagowy

35.9

15.3

785

39.5

0.87

183 691

Środek hydrofobowy² 0.11

Przyspieszacz (mielony CaSO4 ·2H2O gips dwuwodny)³ 0.058 ¹ Czynnik odwadniający lub suszący zawierający lignosulfoniany lub/i naftalenosulfoniany produkowane odpowiednio przez Georgia Pacifik Corp. i Henkel Corp.

Produkt silikonowy lub podobny materiał, np. Veoceal 2100 - Veoceal 1311 (obydwa znaki TM produktów wytwarzanych przez Wacker Silicone Corp.) zob. U.S. Patenty o numerach 3,920,465, 3,870,538 i 4,019,920

Materiały wymienione w tabeli 3 zostały zmieszane i ich 1.00 gram zmieszano z 35.6 gramami wody. Do mieszaniny dodano od około 1% wag. do około 5% wag. polimeru lateksowego (akrylowego lub SBR) w celu zwiększenia elastyczności. Następnie mieszanina była formowana w postaci płyt według wynalazku stosując kompozyt z włókien szklanych. Płyty były testowane na pochłanianie rody, utrzymywanie gwoździ, wyginanie, wytrzymałość na ściskanie (na mokro i na sucho), wchłanianie wody i inne wymagania dokumentacji ASTM. Płyty spełniają wymagania ASTM w odniesieniu do każdego testu.

Zdjęcia wykonane przy pomocy elektronowego mikroskopu skanningowego (SEM) przedstawione na fig. 3, 4 i 5, przedstawiają utwardzoną próbkę z przykładu III. Strzałka 30 wskazuje pumeks w próbce ilustrując, że pumeks w kompozycji według wynalazku staje się częścią matrycy uwodnionego krzemianu wapnia (CSH), zasadniczo eliminując strefę przejściową 32 między wypełniaczem pumeksowym a pastą cementową.

183 691

FIG. 5

183 691

FIG. 3

FIG. 4

183 691 , FIG. 1

L - ΐ₃

FIG. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

#2

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Budowlana kompozycja cementowa zawierająca mieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40-60% wag., cementu portlandzkiego w ilości 15-20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10-20% wag., znamienna tym, że zawiera beta-półwodny siarczan wapniowy w ilości od 30% wag. do 75% wag., cement portlandzki w ilości od 10% wag. do 40% wag., pył krzemionkowy w ilości od 4 do 20% wag. oraz dodatkowo kompozycja zawiera agregat pucolanowy w ilości od 1% wag. do 40% wag. wybrany z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, korzystnie pumeks i Fillit.
2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że cement portlandzki jest cementem portlandzkim Typu III.
3. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że pył krzemionkowy stanowi 4% wag. do 8% wag. kompozycji.
4. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że agregat pucolanowy stanowi od 10% wag. do 40% wag. kompozycji i zawiera pumeks.
5. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że agregat pucolanowy stanowi od 1% wag. do 10% wag. kompozycji i zawiera Fillit.
6. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że dodatkowo kompozycja, zawiera przynajmniej jeden z zestawów obejmujących dodatki sterujące, środki odwadniające i dodatki hydrofobowe.
7. Budowlana kompozycja cementowa, zwłaszcza do samopoziomujących się podłóg zawierająca mieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40 do 60% wag., cementu portlandzkiego w ilości 15 do 20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10 do 20% wag., znamienna tym, że zawiera od 25% wag. do 75% wag. mieszanki składającej się z beta-półwodnego siarczanu wapniowego w ilości od 30% wag. do 75% wag., cementu portlandzkiego w ilości od 10% wag. do 40% wag., pyłu krzemionkowego w ilości od 4% wag. do 20% wag. oraz dodatkowo zawierającej agregat pucolanowy w ilości od 1% wag. do 40% wag. wybrany z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, korzystnie pumeks i Fillit oraz od 75% wag. do 25% wag. piasku.
8. Kompozycja według zastrz. 7, znamienna tym, że zawiera 71% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego, 20% wag. cementu portlandzkiego, 6% wag. pyłu krzemionkowego i 2% wag. agregatu pucolanowego.
9. Kompozycja według zastrz. 8, znamienna tym, że agregat pucolanowy stanowi Fillit.
10. Budowlana kompozycja cementowa, zwłaszcza do drobnych napraw dróg zawierająca mieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40 do 60% wag., cementu portlandzkiego w ilości 15 do 20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10 do 20% wag., znamienna tym, że zawiera od 25% wag. do 100% wag. mieszanki składającej się z beta-półwodnego siarczanu wapniowego w ilości od 30% wag. do 75% wag., cementu portlandzkiego w ilości od 10% wag. do 40% wag., pyłu krzemionkowego w ilości od 4% wag. do 20% wag. oraz dodatkowo zawierającej agregat pucolanowy w ilości od 1% wag. do 40% wag., wybrany z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, korzystnie pumeks i Fillit, a ponadto kompozycja zawiera od 75% wag. do 0% wag. piasku.
11. Budowlana kompozycja cementowa, zwłaszcza do wytwarzania ogniotrwałych materiałów natryskiwanych, zawierająca mieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40 do 60% wag., cementu portlandzkiego w ilości 15 do 20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10 do 20% wag., znamienna tym, że zawiera beta-półwodny siarczan wapniowy w ilości od 30%

183 691 wag. do 75% wag., cement portlandzki w ilości od 10% wag. do 40% wag., pył krzemionkowy w ilości od 4% wag. do 20% wag. oraz dodatkowo zawiera agregat pucolanowy w ilości od 1% wag. do 40% wag. wybrany z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, przy czym agregat pucalanowy zawiera przynajmniej jeden z wypełniaczy, Fillit lub perlit.
12. Kompozycja według zastrz. 11, znamienna tym, że dodatkowo kompozycja, zawiera od 1% wag. do 30% wag. nienapęczniałego wermikulitu.
13. Kompozycja według zastrz. 11, znamienna tym, że dodatkowo kompozycja zawiera do 2% wag. włókien szklanych i do 2% wag. środka zagęszczającego wybranego z grupy obejmującej pochodne celulozy, żywice akrylowe i ich mieszaniny.
14. Budowlana kompozycja cementowa, zwłaszcza do wytwarzania płyt pilśniowych zawierająca mieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40 do 60% wag., cementu portlandzkiego w ilości około 15-20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10 do 20% wag., znamienna tym, że zawiera od 70% wag. do 90% wag. mieszanki składającej się z beta-półwodnego siarczanu wapniowego w ilości od 30% wag. do 75% wag., cementu portlandzkiego w ilości od 10% wag. do 40% wag., pyłu krzemionkowego w ilości od 4% wag. do 20% wag. i dodatkowo zawierającej agregat pucolanowy w ilości od 1% wag. do 40% wag. wybrany z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, korzystnie pumeks i Fillit, a ponadto kompozycja zawiera od 30% wag. do 10% wag. składników włóknistych wybranych z grupy obejmującej; włókna drewniane, włókna papiernicze, włókna szklane, włókna polietylenowe, włókna polipropylenowe, włókna nylonowe i inne włókna plastykowe.
15. Kompozycja według zastrz. 14, znamienna tym, że zawiera 74% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego, 20% wag. cementu portlandzkiego i 6% wag. pyłu krzemionkowego.
16. Wodoodporny materiał konstrukcyjny składający się z budowlanej kompozycji cementowej z niewielkim nadmiarem stechiometrycznym wody zawierający mieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40 do 60% wag., cementu portlandzkiego w ilości 15 do 20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10 do 20% wag., znamienny tym, że kompozycja cementowa stanowi mieszankę składającą się z beta-półwodnego siarczanu wapniowego w ilości od 30% wag. do 75% wag. cementu portlandzkiego w ilości od 10% wag. do 40% wag., pyłu krzemionkowego w ilości od 4% wag. do 20% wag. i dodatkowo zawierającą agregat pucolanowy w ilości od 1% wag. do 40% wag. wybrany z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, korzystnie pumeks i Fillit.
17. Materiał konstrukcyjny według zastrz. 16, znamienny tym, że cement portlandzki jest cementem portlandzkim Typu III.
18. Materiał konstrukcyjny według zastrz. 16, znamienny tym, że agregat pucolanowy stanowi od 10% wag. do 40% wag. kompozycji i zawiera pumeks.
19. Materiał konstrukcyjny według zastrz. 16, znamienny tym, pył krzemionkowy stanowi 4% wag. do 8% wag. kompozycji.
20. Materiał konstrukcyjny według zastrz. 16, znamienny tym, że dodatkowo kompozycja, cementowa zawiera przynajmniej jeden z zestawów obejmujących dodatki sterujące, środki odwadniające i dodatki hydrofobowe.
21. Materiał konstrukcyjny według zastrz. 16, znamienny tym, że kompozycja cementowa stanowi mieszankę zawierającą od 70% wag. do 75% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego; od 15% wag. do 25% wag. cementu portlandzkiego; od 4% wag. do 8% wag. pyłu krzemionkowego oraz od 1% wag. do 10% wag. agregatu pucalanowego.
22. Płyta z kompozycją cementową składająca się z dolnego i górnego arkusza przykrywającego i kompozycji cementowej umieszczonej między dolnym i górnym arkuszem przykrywającym zawierającej mieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40 do 60% wag., cementu portlandzkiego w ilości 15 do 20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10 do 20% wag., znamienna tym, że zawarta pomiędzy dolnym arkuszem przykrywającym (5) i górnym arkuszem przykrywającym (7) kompozycja cementowa stanowi mieszankę składającą się z 30% wag. do 75% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego; 10% wag. do 40% wag. cementu portlandzkiego; 4% wag. do 20% wag. pyłu krzemionkowego i od 1% wag. do 40% wag. agregatu pucola4

183 691 nowego wybranego z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, korzystnie pumeks i Fillit.
23. Płyta według zastrz. 22, znamienna tym, że dolny arkusz przykrywający (5) i górny arkusz przykrywający (7) stanowią arkusze z przynajmniej jednego z materiałów obejmujących matę szklaną i tkaninę z włókna szklanego.
24. Płyta według zastrz. 22, znamienna tym, że cement portlandzki jest cementem portlandzkim Typu III.
25. Płyta według zastrz. 22, znamienna tym, że agregat pucolanowy stanowi 10% wag. do 40% wag. kompozycji i zawiera pumeks.
26. Sposób wytwarzania płyty z kompozycjącementową, zawierającąmieszankę półwodnego siarczanu wapniowego w ilości 40 do 60% wag., cementu portlandzkiego w ilości 15 do 20% wag. i pyłu krzemionkowego w ilości 10 do 20% wag., znamienny tym, że miesza się od 30% wag. do 75% wag. beta-półwodnego siarczanu wapniowego, od 10% wag. do 40% wag. cementu portlandzkiego, od 4% wag. do 20% wag. pyłu krzemionkowego i dodatkowo od 1% wag. do 40% wag. agregatu pucolanowego, wybranego z grupy obejmującej agregaty pucolanowe naturalne i sztuczne, korzystnie pumeks i Fillit dla otrzymania kompozycji cementowej; otrzymaną kompozycję cementowąmiesza się z niewielkim nadmiarem stechiometrycznym wody, tworząc rdzeń (3) płyty w postaci zawiesiny, po czym zawiesinę cementową wylewa się na ciągły, dolny arkusz przykrywający (5) i umieszcza się na niej górny arkusz przykrywający (7), a następnie po zastygnięciu zawiesiny wytworzony materiał tnie się na płyty i utwardza się płyty w temperaturze około 16°C do 27°C, przy wilgotności 30% do 90% przez okres jednego do siedmiu dni.
27. Sposób według zastrz. 26, znamienny tym, że jako dolny arkusz przykrywający (5) i górny arkusz przykrywający (7) stosuje się arkusze z przynajmniej jednego z materiałów obejmujących matę szklaną lub tkaninę z włókna szklanego.
28. Sposób według zastrz. 26, znamienny tym, że utwardza się płyty utrzymując w nich wilgoć przez okres przynajmniej trzech dni.