Wiadomo, ze do wytwarzania niektó¬ rych gatunków cementu uzywa sie zuzla z pieców hutniczych, który przewaznie po¬ siada postac ziarnista.Zuzel, zmieszany jedynie z woda bez innych dodatków, pozostaje obojetny i nie wytwarza zadnego zwiazku. W celu wywo¬ lania wiazania, a nastepnie twardnienia zu¬ zla, zmieszanego z woda, do mieszaniny dodaje sie, jak wiadomo, wapna gaszone¬ go, stosowanego w ilosci okolo jednej czwartej czesci wagi tej mieszaniny. Ce¬ ment, w ten sposób otrzymany, twardnieje powoli, wskutek czego poczatkowa wytrzy¬ malosc tego cementu jest stosunkowo ma¬ la, a zakres zastosowania w przemysle — ograniczony. Nowoczesne gatunki cemen¬ tu zuzlowego wytwarza sie przez jedno¬ czesne wspólne mielenie zuzla i klinkieru cementu portlandzkiego, a to w przyblize¬ niu w nastepujacym stosunku: 85 albo 70 lub 30 czesci zuzla, 15 albo 30 lub 70 cze¬ sci klinkieru. Uzycie cementu tego rodzaju daje o wiele lepsze rezultaty, anizeli ce¬ mentu wapiennego; czas twardnienia tego cementu, w porównaniu z czasem tward¬ nienia czystego cementu portlandzkiego, jest dluzszy. Oprócz tego wytwarzanie wspomnianego cementu wymaga urzadzen, sluzacych do wytwarzania klinkieru.Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu, usuwajacego wyzej wspomniane niedogod¬ nosci. Przekonano sie, ze roztwór zasad zracych (sody zracej lub potazu zracego), dodany do zuzla z pieców hutniczych, przyspiesza twardnienie tego zuzla w spo-sofo q wiele inteiisywnlejszy i skuteczniej¬ szy,. anizeli1 wapno lub klinkier cementu portlandzkiego; domieszka ta nadaje zuz¬ lowi wlasciwosci cementu szybkotward- niejacego (o duzej wytrzymalosci poczat¬ kowej), dajacego znacznie lepsze wyniki, anizeli tak zwany supercemeirt, otrzymy¬ wany zapomoca domieszki cementu port¬ landzkiego.Nalezy uwzglednic jeszcze i to, ze za¬ sad zracych nie trzeba dodawac do zuzla w postaci uprzednio wytworzonego pro¬ duktu, lecz wytwarzanie sie tych zasad moze odbywac sie dopiero w chwili pro¬ dukcji cementu. Oprócz tego ustalono, ze równoczesne dodawanie krzemianu sodo¬ wego lub fluorku wapnia alboi obu tych zwiazków razem ulepsza cement, otrzy¬ mywany sposobem wedlug wynalazku; domieszka tych skladników nie jest jednak niezbedna, poniewaz zasadniczym skladni¬ kiem sa zasady zrace. Poza tern taki ce¬ ment, po dodaniu gipsu w celu spowodowa¬ nia regularnego przebiegu wiazania sie ce¬ mentu, to znaczy w celu zapobiezenia zbyt szybkiemu jego wiazaniu sie, zachowuje sie tak samo, jak cement dotychczas znany.Aktywacja zuzla posiada liczne zalety.Stosowany zuzel nie ulega wplywom atmo¬ sferycznym, tak iz mozna go przewozic w stanie nieopakowanym, by go na miejscu przeznaczenia sproszkowac odpowiednio do chwilowych potrzeb. W ten sposób moz¬ na obejsc sie kosztownego i zabierajacego duzo czasu opakowywania cementu. Opisa¬ ny sposób traktowania znajduje zastosowa¬ nie zwlaszcza tam, gdzie beton wyrabia sie bezposrednio przed uzyciem go, a budowa jest dostatecznie duza, aby usprawiedliwic ustawienie mlynka do mieszania betonu na miejscu budowy.Jesli zuzel z pieca hutniczego wsypie sie w stanie roztopionym do wody, wów¬ czas staje sie on ziarnisty i nabiera o wie¬ le wyzszego stopnia aktywnosci, anizeli zu¬ zel, chlodzony na powietrzu.Surowy zuzel, chlodzony na powietrzu, pozostaje praktycznie obojetny wzgledem wapna lub klinkieru cementu portlandzkie¬ go i jest uzywany w przemysle jedynie do wytwarzania cementu o zasadzie zuzlowej.Mimo to, zuzla tego uzywa sie w stanie rozdrobnionym (w postaci szutru i mialu) jako materjalu wypelniajacego do betonu, zamiast tluczonego kamienia, zwiru i pia¬ sku.Okazalo sie, ze zuzel, chlodzony nawet na powietrzu, nie jest calkowicie obojetny na domieszki wyzej wspomniane; stanowi to wazne znamie wynalazku niniejszego.Reakcja przebiega umiej intensywnie, niz w przypadku stosowania zuzla ziarniste¬ go, lecz jest ona bardzo wyrazna. Z tego wynika, ze w przypadku betonu* ktprego wypelnienie sklada sie z potluczonego, su¬ rowego zuzla, przyczem srodek wiazacy stanowi cement, wykonany sposobem we¬ dlug wynalazku niniejszego, dodatkowe produkty oddzialywaja nietylko na zuzel granulowany, stanowiacy srodek wiazacy, lecz takze na powierzchnie skladników wypelnienia, wskutek czego otrzymuje sie calosc o nadzwyczajnej spójnosci, a tern samem i o bardzo duzej wytrzymalosci mechanicznej.Przyklad. Beton tego rodzaju, sklada¬ jacy sie z 1200 1 rozdrobnionego surowego zuzla (850 1 plytek 5/15 mm, 350 1 mialu 0,2 mm) i 400 kg sproszkowanego zuzla granulowanego, poddany po 24 godzinach próbie na cisnienie, wytrzymal cisnienie 405 kg/cm2. Beton, którego skladniki byly identyczne ze skladnikami betonu powyz¬ szego, z wyjatkiem tylko srodka wiazace¬ go w postaci szybkotwardniejacego cemen¬ tu portlandzkiego pierwszej klasy, to zna¬ czy beton, który skladal sie z 1200 1 roz¬ drobnionego zuzla i z 400 kg cementu port¬ landzkiego, a wykonany w tych samych warunkach co beton, opisany poprzednio, poddany próbie na cisnienie, wytrzymal zaledwie cisnienie 230 kg/cm2. — 2 —Nizef podany przyklad wyjasnia w ja¬ kim stopniu z biegiem czasu poteguje sie dzialanie zasad zracych na wypelnienie z surowego zuzla. Dwa jednakowe gatunki betonu zostaly wytworzone zapomoca srodka wiazacego w postaci zaktywowane- go, sproszkowanego zuzla ziarnistego, przyczem wypelnienie w jednym przypad¬ ku stanowil porfir, a w drugim — zuzel surowy.Wypelnienie: porfir: surowy zuzel Wytrzymalosc nd cisnienie kg/cmz kg/cm2 po 2*4 godzinach „ 3 dniach ,t 7 dniach „ 28 dniach „ 3 miesiacach 581 637 716 812 833 567 672 763 938 1064 Wieksza wytrzymalosc, otrzymana po 24 godzinach, betonu porfirowego dowodzi, ze materjal ten jest nieco twardszy od zuz¬ la surowego. Mimo to beton o zasadzie zuzlowej przewyzsza pod wzgledem wy¬ trzymalosci stosunkowo predko beton o za¬ sadzie porfirowej tak, iz wytrzymalosc te¬ go betonu po uplywie trzech miesiecy zwieksza sie o 87,6%, podczas gdy wytrzy¬ malosc betonu porfirowego wzrasta za¬ ledwie o 43,3%. Poniewaz pozostale sklad¬ niki w obu przytoczonych przykladach sa jednakowe, przeto róznica ta moze wyni¬ kac jedynie z oddzialywania zasady zra¬ cej na wypelnienie z zuzla surowego.To samo dzialanie mozna zauwazyc, jezeli uzywa sie, jako materjalu, wypelnia¬ jacego beton, ziarnistego zuzla w stanie niesproszkowanym.Inna odmiana sposobu wedlug wyna¬ lazku polega na tern, ze te same produkty dodatkowe stosuje sie do powiekszania poczatkowej wytrzymalosci wszystkich znanych gatunków cementu o zasadzie zuz¬ lowej.Doswiadczenia, dokonywane w ciagu roku, wykazaly stalosc i regularny wzrost twardosci tych produktów* Najlepiej moz¬ na to objasnic zapomoca nizej podanych przykladów* Sposobami opisanemi mozna wytwarzac rozmaite gatunki betonów nie- przepuszczajaeych wody, a zwlaszcza be¬ tonów o duzej wytrzymalosci i odpornosci na dzialanie czystej i zracej Wody. Ta ostatnia wlasciwosc betonu pochodzi stad, ze ilosc wapna, uwalnianego przez zetknie¬ cie sie z woda, jest bardzo mala w stosun¬ ku do ilosci wapna, uwalnianego ze zna¬ nych gatunków cementu. Wspomniane ga¬ tunki cementu nie oddzialywaja wedle na zelazo, tak iz nadaja sie bardzo dobrze do wytwarzania zelazobetonu.Jak juz wyzej wspomniano, wynalazek polega Ha tein, ze do zuzla dodaje sie roz¬ tworu sody zracej lub potazu zracego. Naj¬ odpowiedniejsze stezenie tego roztworu zalezy od skladu obrabianego zuzla i zo¬ staje ustalone droga doswiadczen. Stezanie uskutecznia sie np w nastepujacych gra¬ nicach. a) W /razie uzywania sody zracej, NaOH dodaje sie W ilosci od 5% do 8% wagowych w stosunku do wody. b) W razie uzycia potazu zracego, ilosc stosowanego KOH waha sie miedzy 1% a 11% Wagowych wody.Ewentualne dalsze domieszki sa mniej wiecej nastepujace. 1. Krzemian sodowy stosuje sie w ilo¬ sci 0,5% do 0,8% wagowych w stosunku do wody. 2* Fluorek wapnia — w ildsci 0,1% wagowych w Stosunku do Wody.Jak juz wyzej wspomniano, produkty te metja nd celu ulepszenie otrzymanego cementu, lecz nie sa one niezbedne, gdyz uzyskane poczatkowe Wytrzymalosci sa dosc duze, dzieki oddzialywaniu potazu zracego, Z drugiej strony potaz zracy mo¬ ze byc dodawany albo w postaci uprzednio wytworzonego produktu, albo w postaci produktu, wytwarzanego w chwili sporza¬ dzania cementu. — 3 —Najwazniejsze sposoby wykonywania wynalazku podano ponizej w postaci przy¬ kladów, nie ograniczajacych jednak zakre¬ su wynalazku.Bezposrednie stosowanie uprzednio wy¬ tworzonych zasad zracych.Przyklad 1. Zuzel ziarnisty sproszko- wuje sie w tym samym stopniu co cement; do zuzla tego dodaje sie zaleznie od po¬ trzeby okolo 3% gipsu w celu uzyskania regularnego wiazania cementu; nastepnie mieszanine tego zuzla wraz z pozadana iloscia szutru i piasku doprowadza sie do mieszarki, Mieszanina zostaje nastepnie zmieszana z woda, zawierajaca pozadane produkty dodatkowe, a mianowicie: a) okolo 5—8% wagowych sody zracej, b) 0,5 — 0,8% wagowych krzemianu sodowego, c) 0,1% wagowych fluorku wapnia, li¬ czac ilosci tych produktów w stosunku do ilosci wody dodawanej.Wspomniane domieszki moga byc do¬ dawane do wody bezposrednio w takim stanie, w jakim znajduja sie one w han¬ dlu; mozna je wstepnie przetworzyc na plynna domieszke, zlozona ze stezonego roztworu, który w chwili uzycia miesza sie w pozadanym stosunku z woda. Pierwszy sposób posiada te dogodnosc, ze w razie zimna mozna zuzytkowac cieplo, wydzie¬ lane przy rozezynianiu potazu zracego. W przeciwienstwie do tego, stezony roztwór potazu zracego daje sie lepiej stosowac i lepiej chronic przed przeksztalceniem na weglan, anizeli produkt staly.Dodawanie tych cial do zuzla moze sie odbywac w dowolny sposób. Najlepiej jed¬ nak jest dodawac domieszek najpierw do wody, która w chwili zastosowania cemen¬ tu miesza sie z zuzlem zmielonym.Przyklad 2. Nizej opisane zuzle A i B traktuje sie sposobem drugim, przyczem stezona ciecz, zasadniczo 50%-owy roz¬ twór sody zracej, rozcienczono odpowied¬ nio do danych potrzeb tak, iz otrzymano roztwór 6%-owy. Zuzel posiadal nastepu¬ jacy sklad chemiczny: krzemionki glinki tlenku zelazowego tlenku manganu wapna tlenku magnezowego bezwodnika kwasu siarkowego siarki z siarczków Zuzel A. 28,8% 14,9% 2,8% 1,0% 46,3% 4,5% 0.2% 1,2% Zuzel B. 31,7% 11,3% 3,3% 1,4% 48,1% 1,1% 1,2% 1,7% Zuzle te zostaly poddane doswiadcze¬ niom w postaci plastycznej normalnej za¬ prawy przy uzyciu 750 g normalnego piasku, 250 g ziarnistego zuzla sproszkowa¬ nego, 103 cm3 cieczy rozczynowej.Przy doswiadczeniach na wytrzymalosc materjalu na rozciaganie uzyto normal¬ nych form, przy doswiadczeniach zas na wytrzymalosc na cisnienie stosowano sze¬ scienne formy o dlugosci boku równej 7 cm. Próbki po 24 godzinach zostaly wy¬ jete z form i wlozone do wody. Fig. 1 i 2 przedstawiaja wyniki, uzyskane po 24 go¬ dzinach, 3 dniach, 7 dniach i t. d.; wytrzy¬ malosc betonu na rozciaganie i na cisnie¬ nie przedstawiono w zaleznosci od loga- rytmów czasu.Na tych samych wykresach przedsta¬ wiono dla przykladu równiez wyniki, otrzy¬ mane w tych samych warunkach w przy¬ padku zastosowania normalnego cementu portlandzkiego oraz cementu portlandzkie¬ go szybkotwardniejacego pierwszorzedne¬ go gatunku.Przy stosowaniu roztworu zasad zra¬ cych, wytworzonych w chwili wyrobu ce¬ mentu zapomoca odpowiednich substancyj, wytwarzanie sody zracej lub potazu zra¬ cego przedsiebierze sie w chwili wyrobu cementu przez wspólna reakcje odpowied- — 4 —nich skladników, wydzielajacych wspo¬ mniana sode zraca lub potaz zracy. Wia¬ domo, ze np. wapno) i weglami sody w obec¬ nosci wody reaguja ze soba, wydzielajac przytem sode zraca, a weglan wapniowy straca sie wedlug wzoru CafOHJ2 + Na^CO,, = 2NaOH + CaCO.ó.Ilosc wydzielonej sody zracej zalezy od warunków reakcji, wskutek czego ilosci wapna i weglanu sody, stosowane przy tym sposobie, dobiera sie tak, aby potrzebna ilosc sody zracej wytwarzala sie w mysl danych, przytoczonych powyzej w sposo¬ bie, w którym uzywa sie uprzednio spo¬ rzadzonej sody zracej.Miedzy sposobami znanemi, polegaja- cemi na tern, ze do wyrobu cementu uzywa sie zuzla hutniczego gorszej lub lepszej ja¬ kosci, znajduja sie sposoby, w których jest wzmianka o jednoczesnem stosowaniu wapna i weglanu sody. Mimo to zaden z tych sposobów nie dorównywa sposobowi wedlug wynalazku niniejszego, poniewaz zaden z nich nie pozwala na osiagniecie tych samych wyników, dotyczacych zwla¬ szcza wysokiej wytrzymalosci poczatko¬ wej cementu, wytwarzanego sposobem we¬ dlug wynalazku niniejszego. Zjawisko to mozna latwo objasnic; badania sposobów wczesniejszych wykazuja, ze podane ilo¬ sci wapna i weglanu sody sa bardzo male w stosunku do ilosci, potrzebnych do wy¬ tworzenia cementu o duzej wytrzymalosci poczatkowej; poza tern przytoczone dane sa dowodem tego, ze do dzisiejszego dnia nie przystapiono do zuzytkowywania wza¬ jemnej chemicznej reakcji tych skladni¬ ków. Dokonano szeregu doswiadczen na gatunkach betonu, w których zostaly zmie¬ nione ogólne ilosci, jako tez i wzgledne ilo¬ sci wapna i weglanu sody. Doswiadczenia te wykazaly, ze: 1. Najlepsze wyniki mozna osiagnac, jezeli wapno i weglan sody stosuje sie we wzglednie dokladnie równowaznikowych stosunkach ilosciowych; nadmiar wapna, czy tez weglanu sody, jest szkodliwy. 2. Istnieje najodpowiedniejsze stezenie tej mieszaniny wapna oraz weglanu sody, ponizej którego wytrzymalosc betonu jest niedostateczna, a powyzej którego otrzy¬ many nadmiar wytrzymalosci nie odpowia¬ da danemu ilosciowemu dodatkowemu nadmiarowi skladników reakcyjnych. Owo najodpowiedniejsze stezenie uzyskuje sie przy stezeniu sody zracej, mieszczacem sie w granicach od 5 do 8 %.Wynalazek niniejszy obejmuje wszyst¬ kie domieszki skladników do zuzla hutni¬ czego, które, stosowane w wyzej podanych ilosciach, reaguja ze soba i wytwarzaja za¬ sady, przyczem wystepuja te same zjawi¬ ska, jak i w przypadku stosowania uprzed¬ nio wytworzonej sody zracej lub potazu zracego; sposób wykonywania wynalazku posiada równiez te dogodnosc, ze przy osia¬ gnieciu tych samych wyników, pozwala na stosowanie skladników bogatszych i tan¬ szych od uprzednio wytworzonej sody zra¬ cej lub potazu zracego, oraz ze mozna so¬ bie zaoszczedzic zabiegów, majacych na celu unikniecie przeksztalcania sie potazu zracego na weglan.W praktyce sposób wedlug wynalazku mozna przeprowadzac rozmaicie; najlep¬ sze sposoby przy zastosowaniu wapna i weglanu sody sa np. nastepujace: a) Jako cieczy uzywa sie roztworu so¬ dy zracej, otrzymanego z wyzej opisanej reakcji, po zdekantowaniu lub odfiltrowa¬ niu weglanu sody oraz nadmiaru niezmie¬ nionego wapna. b) Jako cieczy uzywa sie zawiesiny, to znaczy bez uprzedniego wydzielania sta¬ lych skladników. c) Do zuzla dodaje sie odpowiednia ilosc wapna i weglanu sody w stanie su¬ chym, zwazajac jednak na jednolitosc mieszaniny; cement, w ten sposób otrzy¬ many, traktuje sie woda, jak przy uzyciu znanych zwyklych rodzajów cementu. — 5 —Przyklad 3. Sporzadzono beton przy uzyciu 1200 1 zmielonego zuzla surowego (850 1 plytek 5/15 min plus 350 1 mialu 0,2 mm) i 400 kg sproszkowanego zuzla ziarnistego, 15 kg gaszonego wapna, 21 kg bezwodnika weglanu sody i 162 1 wody.Podczas wykonywania trzech wyzej wspomnianych odmian sposobu wedlug wy¬ nalazku przekonano sie, ze wytrzymalosc cementu we wszystkich trzech przypad¬ kach byla, praktycznie biorac, jednako¬ wa.Sposób c) jest bardzo wygodny, a to ze wzgledu na to, ze nie wymaga wprowadza¬ nia zadnych komplikacyj lub zmian w do- tychczasowem wyrabianiu betonu. Sucha mieszanine traktuje sie tak samo, jak zwy¬ kly cement.Przy obliczaniu ilosci skladników reak¬ cyjnych, dodawanych do zuzla, nalezy uwzglednic warunki nastepujace. 1) W celu osiagniecia jak najlepszych wyników wzgledne iloici skladników re¬ akcyjnych winne byc dokladnie równo¬ waznikowe. Nalezy stosowac np. gaszone wapno i bezwodnik weglanu sody w sto¬ sunku 74 do 106 czesci wagowych. W ra¬ zie stosowania „suchego" handlowego we¬ glanu sody, nalezy uwzglednic równiez ilosc wody krystalicznej, zawartej w tym produkcie.Plastyczna zaprawa normalna „A".Sposób przy zastosowaniu uprzednio wyrobionej sody: Czesci wagowych: normalnego piasku 300 sproszkowanego zuzla 100 Czesci objetosciowe: 7 %-wego roztworu sody zracej 40 Mozna zauwazyc, ze w przypadku sto¬ sowaniu zaprawy „A" ilosc sody zracej y % Nalezy miec na uwadze to, ze iloic o zasady zracej, potrzebna do intensywnej u aktywacji zuzla, winna posiadac odpo- a wiednie, oznaczone stezenie (jak wyzej g wspomniano), zaleznie od obecnej ilosci wody bez wzgledu na ilosci zuzla. Z te- j go wynika, ze w przypadku zmiany skladu betonu (w celu uzyskania np. innej jego 6 plastycznosci), co powoduje zmiane ilo¬ sci wody, a wskutek tego i zmiane ilosci srodków reakcyjnych, dodawanych do zuzla, wspomniane stezenie pozostaje jed- e nakowe. Jezeli wyzej wspomniany beton ma byc bardzo plynny, to znaczy jezeli uzyje sie 200 1 wody zamiast 162 1, wów- a czas ilosci wapna i weglanu sody, doda¬ wane do 400 kg zuzla, wyniosa 18,5 kg i 26,5 kg zamiast 15 kg 1 21 kg. 3) Z drugiej zas strony, reakcje, po- y wodujace wydzielanie sie zasddy zracej o pozadanem stezeniu w celu wywolywania i intensywnej aktywacji zuzlu, »a niezupel¬ ne, Z tego wynika, ze nalezy stosowac wieksze ilosci skladników reakcyjnych, anizeli równowaznikowe pozadanej ilosci zasady zracej/ Nizej podany przyklad ma na celu objasnienie tego zjawiska, przy- czem przedstawiono identycznosc obu glów- i dych odmian sposobu wedlug wynalazku. i Przyklad 4. Dwa gatunki zaprawy wy¬ konano w sposób nastepujacy; Plastyczna zaprawa normalna „B".Sposób przy zastosowaniu sody, Wytwarzanej w chwili sporzadzania zaprawy: Czesci wagowych; normalnego piasku 300 sproszkowanego zuzla 100 gaszonego wapna 3,7 weglanu rozwodnionej sody 5,3 Czesci objetosciowe: wody 40 wynosi 2,8 czesci wagowych. W zaprawie j ,3" ciezary wapna i weglanu sody odpo- — 6 —wladaja czasteczkowo czterem czesciom sody zracej. Poniewaz reakcja jest niezu¬ pelna, osiaga sie w podanych warunkach zaledwie 7/io teoretycznej ilosci wolnej sody zracej, to jest 2,8 czesci.Wytrzymalosc mechaniczna zaprawy w obu przypadkach jest, praktycznie biorac jednakowa. PL