PL233549B1 - Addition for mortars and concretes - Google Patents

Addition for mortars and concretes

Info

Publication number
PL233549B1
PL233549B1 PL406847A PL40684714A PL233549B1 PL 233549 B1 PL233549 B1 PL 233549B1 PL 406847 A PL406847 A PL 406847A PL 40684714 A PL40684714 A PL 40684714A PL 233549 B1 PL233549 B1 PL 233549B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
additive
cement
perlite
mortars
grinding
Prior art date
Application number
PL406847A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL406847A1 (en
Inventor
Waldemar Pichór
Łukasz Kotwica
Original Assignee
Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie filed Critical Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority to PL406847A priority Critical patent/PL233549B1/en
Publication of PL406847A1 publication Critical patent/PL406847A1/en
Publication of PL233549B1 publication Critical patent/PL233549B1/en

Links

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Ujawniono dodatek do zapraw i betonów wykonywanych z cementów powszechnego użytku jak również cementów specjalnych, poprawiający wytrzymałość mechaniczną stwardniałego materiału oraz redukcję ilości cementu w mieszance, o właściwościach przyspieszających wiązanie i twardnienie betonu. Dodatek charakteryzuje się tym, że zawiera w składzie perlit ekspandowany w zakresie nie mniejszym niż 90% wagowych, o uziarnieniu 0,1 - 10 µm, uzyskany korzystnie w procesie mielenia dowolnej jego frakcji ziarnowej, korzystnie przed mieleniem sprasowany; substancje pomocnicze, przeciwdziałające zbrylaniu, przyspieszające wiązanie i twardnienie cementu, w zakresie nie większym niż 10% wagowych.An additive to mortars and concretes made of common cements as well as special cements has been disclosed, improving the mechanical strength of the hardened material and reducing the amount of cement in the mixture, with properties that accelerate the setting and hardening of concrete. The additive is characterized by the fact that it contains expanded perlite in the range of not less than 90% by weight, with a grain size of 0.1 - 10 µm, preferably obtained in the process of grinding any of its grain fractions, preferably pressed before grinding; auxiliary substances that prevent caking and accelerate the setting and hardening of cement, in the range not exceeding 10% by weight.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest dodatek do zapraw i betonów wykonywanych z cementów powszechnego użytku jak również cementów specjalnych, powodujący poprawę wytrzymałości mechanicznej stwardniałego materiału oraz redukcję ilości cementu w mieszance.The subject of the invention is an additive to mortars and concretes made of common cements as well as special cements, improving the mechanical strength of the hardened material and reducing the amount of cement in the mixture.

Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego nr US8568527 B2 dodatek zmniejszający przepuszczalność i podnoszący wytrzymałość betonu. Dodatek ten zawiera mielony perlit (rudę perlitową) o wielkościach ziaren w zakresie 10-100 pm. Umożliwia poprawę wytrzymałości o około 30% po 28 dniach twardnienia betonu. Wadą tego rozwiązania jest stosowanie oprócz zmielonej rudy perlitowej drobnych frakcji perlitu ekspandowanego, który nie był mielony po ekspandacji. W związku z tym zachowana jest jego wysoka wodożądność, co w zasadzie ogranicza możliwość wprowadzania takiego dodatku do masy cementu.An additive that reduces the permeability and increases the strength of concrete is known from the American patent description No. US8568527 B2. This additive contains ground perlite (pearlite ore) with grain sizes in the range 10-100 µm. It enables the improvement of strength by about 30% after 28 days of concrete hardening. The disadvantage of this solution is the use, in addition to the ground perlite ore, of fine fractions of expanded perlite, which have not been ground after the expansion. Therefore, its high water demand is maintained, which essentially limits the possibility of introducing such an additive into the cement mass.

Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US 20120152539 A1 znane są spoiwa uzyskiwane przez wspólne mielenie cementu i perlitu nieekspandowanego (rudy perlitowej) oraz mieszanie cementu i perlitu ekspandowanego. Przeznaczone są one do zastosowań wiertniczych.From the US patent application No. US 20120152539 A1, binders are known which are obtained by grinding cement and unexpanded perlite (perlite ore) together and mixing cement and expanded perlite. They are intended for drilling applications.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP 2004567 B1 znany jest mikrowypełniacz perlitowy, uzyskiwany przez rozdrabnianie perlitu naturalnego (rudy perlitowej). Stosowany może być w wielu dziedzinach przemysłu, przede wszystkim jako wypełniacz w produkcji tworzyw sztucznych.EP 2004567 B1 discloses a perlite micro-filler obtained by grinding natural perlite (pearlite ore). It can be used in many industries, primarily as a filler in the production of plastics.

Z opracowania Yu L.-H., Ou H., Lee L.-L “Investigation on pozzolanic effect of perlite powder in concrete”. Cement and Concrete Research 33 (2003) s.73-76, znane jest zastosowanie naturalnego, nieekspandowanego perlitu jako dodatku do betonu, pozwalającego na zastąpienie części cementu.From the study by Yu L.-H., Ou H., Lee L.-L "Investigation on pozzolanic effect of perlite powder in concrete". Cement and Concrete Research 33 (2003) pp. 73-76, it is known to use natural, unexpanded perlite as an additive to concrete, allowing to replace some cement.

Z pracy Z T.K. Erdem, C. Meral, M. Tokyay, T.Y. Erdogan “Use of perlite as a pozzolanic addition in producing blended cements Cement and Concrete Composites, 29 (2007), s. 13-21, znane jest stosowanie perlitu jako składnika cementów powszechnego użytku. Perlit wprowadzany był do cementów bądź przez wspólne mielenie bądź mieszanie zmielonego osobno perlitu oraz cementu. Przedstawione rozwiązanie nie pozwala jednak poprzez wprowadzenie perlitu na uzyskanie wytrzymałości równych lub lepszych wytrzymałości cementu kontrolnego. Żaden z cementów zawierających perlit nie uzyskał wytrzymałości wyższej niż cement bez perlitu po 28 dniach hydratacji.From the work of Z T.K. Erdem, C. Meral, M. Tokyay, T.Y. Erdogan “Use of perlite as a pozzolanic addition in producing blended cements Cement and Concrete Composites, 29 (2007), pp. 13-21, is known to use perlite as a component of common cements. Perlite was introduced into cements either by grinding or mixing separately ground perlite and cement. However, the presented solution does not allow the introduction of perlite to obtain strength equal to or better than the strength of the control cement. None of the perlite containing cements achieved a strength higher than the perlite-free cement after 28 days of hydration.

Dodatek do zapraw i betonów według wynalazku, charakteryzuje się tym, że stanowi go perlit ekspandowany, którego nie mniej niż 90% wagowych wykazuje uziarnienie 0,1-10 pm, uzyskany w procesie mielenia dowolnej jego frakcji ziarnowej, a przed mieleniem sprasowany pod ciśnieniem co najmniej 15 MPa.The additive to mortars and concretes according to the invention is characterized by the fact that it is expanded perlite, the grain size of which not less than 90% by weight is 0.1-10 µm, obtained in the process of grinding any of its grain fractions, and pressed before grinding under a pressure of at least 15 MPa.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że rozdrobnienie perlitu ekspandowanego do tak małych ziaren w odróżnieniu od znanych rozwiązań, pozwala na eliminację niekorzystnej w tym przypadku bardzo dużej porowatości perlitu ekspandowanego oraz zwiększenie powierzchni właściwej zmielonych ziaren, co z kolei pozwala znacznie podnieść jego aktywność chemiczną względem roztworu wodnego fazy ciekłej w zaczynach cementowych, zaprawach i betonach. Zastosowanie ziaren o średniej średnicy kilku mikrometrów poza korzystnym efektem pucolanowym prowadzącym do powstania dodatkowych ilości fazy C-S-H pozwala jednocześnie na geometryczne doszczelnienie stosu ziarnowego zaczynu/zapraw/betonu. Pozwala to na ograniczanie porowatości stwardniałego materiału, a co za tym idzie poprawę wytrzymałości i trwałości materiału wytworzonego z jego udziałem.The advantage of the solution according to the invention is that the fragmentation of the expanded perlite to such small grains, unlike the known solutions, allows to eliminate the unfavorable, in this case, very high porosity of the expanded perlite and to increase the specific surface of the ground grains, which in turn allows to significantly increase its chemical activity in relation to water solution of the liquid phase in cement slurries, mortars and concretes. The use of grains with an average diameter of a few micrometers, in addition to the favorable pozzolanic effect leading to the formation of additional amounts of C-S-H phase, allows at the same time to geometrically seal the pile of grit / mortar / concrete. This allows to limit the porosity of the hardened material, and thus improve the strength and durability of the material produced with its participation.

Ze względu na to, że jako surowiec do wytwarzania dodatku stosować można perlit ekspandowany o dowolnej granulacji, możliwe jest zagospodarowanie w ten sposób uciążliwego odpadowego pyłu perlitowego powstającego w zakładach produkujących oraz przetwarzających perlit ekspandowany. Odpad ten nie znajduje szerszego zastosowania, co w połączeniu z jego bardzo niską gęstością nasypową powoduje duże problemy z jego utylizacją.Due to the fact that expanded perlite of any granulation can be used as a raw material for the production of the additive, it is possible to manage the troublesome perlite waste dust generated in the plants producing and processing expanded perlite. This waste is not widely used, which, combined with its very low bulk density, causes great problems with its disposal.

Dodatek według wynalazku daje możliwość zmniejszenia ilości cementu, co jest korzystne z punktu widzenia ekonomii wytwarzania materiałów budowlanych jak również ekologii. Pozwala to na redukcję ilości składnika zapraw i betonów, przy produkcji którego powstaje najwięcej CO2 (klinkier cementowy), a co za tym idzie, ograniczenie emisji CO2 w gospodarce.The additive according to the invention makes it possible to reduce the amount of cement, which is favorable from the point of view of the economics of producing building materials as well as ecology. This allows to reduce the amount of mortars and concretes component, the production of which produces the most CO2 (cement clinker), and thus reduces CO2 emissions in the economy.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony poniżej w przykładach wykonania.The subject matter of the invention is illustrated in the following examples.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Dodatek do zapraw i betonów stanowi perlit ekspandowany, rozdrobniony w urządzeniu rozdrabniającym, korzystnie młynie kulowym do średnicy uziarnienia 0,1-10 pm, którego nadawa została poddana wstępnemu prasowaniu pod ciśnieniem co najmniej 15 MPa, dla uzyskania gęstości wypraski nie mniejszej niż 750 kg/m3.The additive to mortars and concretes is expanded perlite, crushed in a grinding device, preferably a ball mill to a grain size of 0.1-10 pm, the feed of which was pre-pressed under a pressure of at least 15 MPa, in order to obtain a density of at least 750 kg / m 3 .

Dodatek zastosowano w zaprawach w ilościach 5-35% wagowych w stosunku do masy cementu. We wskazanych poniżej w tabelach czasookresach dojrzewania cementu, zbadano właściwości uzysThe additive was used in mortars in amounts of 5-35% by weight of the cement weight. In the cement maturation periods indicated below, the yield properties were examined

PL 233 549 Β1 kanej zaprawy. W tabeli 1 przedstawiono wyniki przeprowadzonych badań w zakresie wpływu dodatku na właściwości świeżej zaprawy, zaś w tabeli 2 przedstawiono wpływ dodatku na wytrzymałość na ściskanie zaprawy.PL 233 549 Β1 of poured mortar. Table 1 shows the results of the tests carried out in terms of the effect of the additive on the properties of the fresh mortar, while Table 2 shows the effect of the additive on the compressive strength of the mortar.

Tabela 1Table 1

Wpływ dodatku na właściwości świeżej zaprawyEffect of the additive on the properties of the fresh mortar

zawartość dodatku [% m. cementu] additive content [% m. cement] rozpływ [mm] spread [mm] zaw. powietrza [%] air content [%] 0 0 142 142 2180 2180 6,3 6.3 5 5 132 132 2210 2210 5,3 5.3 10 10 126 126 2220 2220 5,5 5.5 20 twenty 113 113 2200 2200 7,2 7.2 35 35 103 103 2160 2160 12,0 12.0

Badanie przeprowadzono w oparciu o normę PN-EN1015-3: Metody badań zapraw do murów. Określenie konsystencji świeżej zaprawy (za pomocą stolika rozpływu).The test was based on the PN-EN1015-3 standard: Test methods for mortars for masonry. Determining the consistency of fresh mortar (using a spreader table).

Tabela 2Table 2

Wpływ dodatku na wytrzymałość zapraw na ściskanieThe influence of the additive on the compressive strength of mortars

zawartość dodatku [% m. cementu] additive content [% m. cement] względna wytrzymałość na ściskanie [MPa] relative compressive strength [MPa] 1 dzień 1 Day 2 dni 2 days 7 dni 7 days 28 dni 28 days 0 0 100 100 100 100 100 100 100 100 5 5 122 122 118 118 120 120 132 132 10 10 143 143 133 133 133 133 147 147 20 twenty 124 124 120 120 127 127 165 165 35 35 106 106 117 117 122 122 184 184

Badanie przeprowadzono w oparciu o normę PN-EN 1015-11: Metody badań zapraw do murów. Określenie wytrzymałości na zginanie i ściskanie stwardniałej zaprawy.The test was carried out on the basis of the PN-EN 1015-11 standard: Test methods for mortars for masonry. Determination of the bending and compressive strength of the hardened mortar.

Zastosowany we wskazanych ilościach dodatek, poprawia zarówno wytrzymałości wczesne jak i końcowe zaprawy. Poddanie nadawy procesowi prasowania, umożliwia efektywny proces mielenia perlitu ekspandowanego, przy czym jest on łatwiejszy w porównaniu z mieleniem rudy perlitowej.The additive used in the indicated amounts improves both the early and final strength of the mortar. Subjecting the feed to the pressing process enables an efficient grinding process of the expanded perlite, which is easier compared to the grinding of the pearlite ore.

Przeprowadzone badania wykazały, że wraz ze wzrostem dodatku w zaprawie, rośnie jej normowa wytrzymałość po 28 dniach dojrzewania. Przy 5% dodatku ten wzrost wytrzymałości wynosi 32%, zaś przy dodatku 35% o 84%.The conducted research showed that with the increase of the additive in the mortar, its normal strength increases after 28 days of maturation. With a 5% addition, this increase in strength is 32%, and with 35% it is 84%.

Zwiększenie ilości perlitu nie wpływa znacząco na zmianę gęstości objętościowej zaprawy, natomiast wraz ze wzrostem ilości perlitu, rośnie zawartość powietrza i spada wielkość rozpływu.Increasing the amount of perlite does not significantly change the bulk density of the mortar, while with the increase in the amount of perlite, the air content increases and the flow rate decreases.

Przykład 2Example 2

Przygotowano zaprawę z godnie z normą PN-EN 196-1: Metody badania cementu. Oznaczenie wytrzymałości. W zaprawie część cementu zastąpiono dodatkiem w postaci zmielonego pyłu perlitowego, opisanego w przykładzie 1, w formie zawiesiny wodnej.The mortar was prepared in accordance with the PN-EN 196-1 standard: Cement testing methods. Strength marking. In the mortar, part of the cement was replaced with an additive in the form of ground perlite dust described in example 1, in the form of an aqueous suspension.

W tabeli 3 przedstawiono wpływ zamiany części cementu na dodatek, na właściwości świeżej zaprawy. W tabeli 4 przedstawiono wpływ zamiany części cementu na dodatek, na wytrzymałość zapraw na ściskanie.Table 3 shows the effect of replacing some cement with an additive on the properties of fresh mortar. Table 4 shows the effect of replacing some cement with an additive on the compressive strength of mortars.

Tabela 3Table 3

Wpływ zamiany części cementu dodatkiem na właściwości świeżej zaprawyEffect of replacing some cement with an additive on the properties of fresh mortar

zawartość dodatku (% m. spoiwa] additive content (% binder) rozpływ [mm] spread [mm] gęstość [g/απ’] density [g / απ ’] zaw, powietrza [%] air volume [%] 0 0 142 142 2180 2180 6,3 6.3 20 twenty 128 128 2140 2140 5,6 5.6 35 35 116 116 2140 2140 6,9 6.9

PL 233 549 Β1PL 233 549 Β1

Tabela 4Table 4

Wpływ zamiany części cementu dodatkiem na wytrzymałość na ściskanie zaprawyEffect of replacing a part of cement with an additive on the compressive strength of the mortar

zawartość dodatku [% m. spoiwa] additive content [% binder] względna wytrzymałość na ściskanie [MPa] relative compressive strength [MPa] 1 dzień 1 Day 2 dni 2 days 7 dni 7 days 28 dni 28 days 0 0 100 100 100 100 100 100 100 100 20 twenty 85 85 97 97 90 90 133 133 35 35 55 55 69 69 84 84 146 146

Przeprowadzone badania wykazały, że wraz ze wzrostem dodatku w zaprawie, rośnie jej normowa wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach dojrzewania. Wzrost wytrzymałości na ściskanie zaprawy nie jest taki duży procentowo jak w przykładzie 1 wykonania (tabela 2), jednakże zastosowanie dodatku pozwala zaoszczędzić zużycie cementu przy nadal wysokiej wytrzymałości produktu.The conducted research showed that with the increase of the additive in the mortar, its standard compressive strength increases after 28 days of maturation. The increase in compressive strength of the mortar is not as large as in the example 1 embodiment (table 2), however, the use of the additive allows to save cement consumption while still having high product strength.

Claims (1)

Zastrzeżenie patentowePatent claim 1. Dodatek do zapraw i betonów o właściwościach przyspieszających wiązanie i twardnienie betonu, znamienny tym, że stanowi go perlit ekspandowany, którego nie mniej niż 90% wagowych wykazuje uziarnienie 0,1-10 gm, uzyskany w procesie mielenia dowolnej jego frakcji ziarnowej, a przed mieleniem sprasowany pod ciśnieniem co najmniej 15 MPa.1. An additive to mortars and concretes with properties that accelerate the setting and hardening of concrete, characterized by the fact that it is expanded perlite, of which not less than 90% by weight has a grain size of 0.1-10 gm, obtained in the process of grinding any of its grain fractions, and pressed under a pressure of at least 15 MPa before grinding.
PL406847A 2014-01-16 2014-01-16 Addition for mortars and concretes PL233549B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL406847A PL233549B1 (en) 2014-01-16 2014-01-16 Addition for mortars and concretes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL406847A PL233549B1 (en) 2014-01-16 2014-01-16 Addition for mortars and concretes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL406847A1 PL406847A1 (en) 2015-07-20
PL233549B1 true PL233549B1 (en) 2019-10-31

Family

ID=53541402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL406847A PL233549B1 (en) 2014-01-16 2014-01-16 Addition for mortars and concretes

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL233549B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL406847A1 (en) 2015-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kotwica et al. Utilization of waste expanded perlite as new effective supplementary cementitious material
DK2844622T3 (en) PREPARATION ADDITIVE FOR MINERAL BINDING AGENTS
CN105060792B (en) A kind of low-dosage steel fibre modified powder concrete
CN102765889B (en) Preparation method for tailing barren rock-made high-strength concrete containing coal ash
CN104446045A (en) Alkali-activated cementing material and preparation method thereof
RU2371402C2 (en) Method of producing cement with mineral additive
CN108349804A (en) Method for producing the mainly clinker substitute made of calcined clay
Vaickelionis et al. Lightweight concrete with an agricultural waste–buckwheat husk
Chauhan et al. Partial replacement of sand with quarry dust in concrete
CN107021698B (en) A kind of grinding coagulation soil and preparation method thereof
CN109020451A (en) A kind of tubular pile cement and preparation method thereof
Pimenov Features of the structure formation of a cement stone after hydro-mechanochemical activation of cement
Kaur et al. Use of metakaolin as pozzolanic material and partial replacement with cement in concrete (M30)
Oyebisi et al. Rheology of slag-based geopolymer concrete using corncob ash as a pozzolanic material
Gunduz et al. Use of rice husk ash as strength-enhancing additive in lightweight cementitious composite mortars
Kumar et al. Properties of concrete incorporating dolomite powder
CN106145842B (en) A kind of anti-crack concrete
PL233549B1 (en) Addition for mortars and concretes
JP5724188B2 (en) Concrete production method
RU2725559C1 (en) Cast and self-sealing concrete mixture for production of monolithic concrete and prefabricated articles from reinforced concrete
RU2395469C1 (en) Gabbro-diabase based mineral-alkaline binder
Praveenkumar et al. Effect of Nano particles on the properties of concrete
RU2339599C1 (en) Raw mixture used for producing light concrete
RU2550754C1 (en) Dry construction mixture
CN110482937A (en) A kind of C70 self-compacting concrete and preparation method thereof