Wynalazek niniejszy dotyczy spiekane¬ go (prazonego) spoiwa (materialu wiazace¬ go) w irodzajiu cementu portlandzkiego.Przy wyjasnieniu istoty wynalazku przyj¬ muje sie ilosci poszczególnych skladników w stosunku wagowym.Cztery glówne skladniki cementu port¬ landzkiego stanowia, jak wiaidomo, wapno (CaO), krzemionka .(SiOt), glinka (AhOsj i tlenek zelaza (Fe20$). Przy ocenie rodza¬ ju cementu okresla sie wspólczynnik hy¬ drauliczny, tj. stosunek zawartosci wapna do sumy krzemionki, glinki i tlenku zelaza CaO p„ . . — . roznie] wprowa- S1O2 + AhOz + FetOt dizomo jeszcze wspólczynnik krzemionkowy do okreslenia stosunku krzemionki do calej ilosci glinki i tlenku zelaza a, ^ —' ^ , AhOs+FezOs a dla stoisamkti glinki do tlenku zelaza AhOs wspólczynnik glinowy/ Fe20s Ze sitosiunku tych skladników, okresla¬ nych na podstawie wartosci liczbowych dla powyzszych wspólczynników, wynikaja wlaisnosci cementfu wytworzonego z miesza¬ niny wyjsciowej.Nowoczesne budownictwo wymaga ce¬ mentów posiadajacych oprócz duzej wy- trzymaloisci na rozerwanie, sciskanie, zgi-nanie i rozrywanie, zarówno na poczatku twardnienia jak i w dalszym przebiegu te¬ goz, dobra plastycznosc przy zarabianiu, wymagajacych mailo wody, wytwarzajacych mozliwie malo ciepla przy wiazaniu, posia¬ dajacych maly wspólczynnik elastycznosci i mozliwie mala sklonnosc do kurczenia sie/ W celu sprostania tym wymaganiom stosowano cement FemrarTego, w którym zawartosc tlenku zelaza jesit talk duza, ze wszystka zawarta w nim glinka jest zwia¬ zana jako ezterowapniowy glinian ferrytu 4 CctO . AhOs . Fe20sf w odróznieniu od zwy¬ klych cementów portlandzkich, w których oprócz tego zwiazku zawairte sa jeszcze wolne gliniany wapnia. Stoisunek wagowy glinka" AhOs t - _, — — = w cementach r erra- tlenek zelaza Fe20z rfego wynosi 0,64, odpowiednio do stosun¬ ku ciezarów czasteczkowych tych dwóch skladników/Przy tym stwierdzono, ze wla¬ snie gliniany wapnia w zwyklych cementach portlandzkich powoduja duze kurczenie sie, jak równiez znaczne wywiazywanie sie cie¬ pla przy wiazaniu.Uwzgledniajac zalety sposobu Ferra- ri'ego i wychodzac z tego zalozenia, wytwo¬ rzono cement o nastepujacym skladzie: wspólczynnik krzemionkowy, czyli stosunek krzemionka _ Si02 glinka + tlenek zelaza AhOz + FC2O3 znajduje sie w granicach 1,10 do 1,75, naj¬ lepiej 1,40, a wspólczynnik glinowy, czyli glinka _ A/2O3 stosunek miedzy tlenek zelaza FezOz •0,90 do 0,45, najlepiej 0,64. Cement ten rózni sie od cementu Ferrar^egó tym, ze wspólczynnik krzemionkowy zostaje znacz¬ nie zmniejszony.Cementy o takim skladzie posiadaja za¬ równo przy ich wyrobie, jak równiez przy ich uzyciu wady, wobec czeigo praktyczne zastosowanie ich jest watpliwe.* Przy wypalaniu takich cementów po¬ wstaja trudnosci, gdyz wypalana mieszani¬ na posiada duza sklonnosc do tworzenia plynnej stopionej masy i przypiekania sie do scian pieca. Wystepuje to tym bardziej, im dalej obniza sie wspólczynniki w grani¬ cach okreslonych wyzej. Wskutek powsta¬ wania z takiej mieszaniny prawie nigdy nie uniknionej cieklej stopionej masy otrzymu¬ je sie bardzo scisfy i z tego powodu trudny do mielenia klinkier cementowy. Trzecia wada pod wzgledem wyrobu takiego ce¬ mentu jest znaczne zwiekszenie kosztów su¬ rowców, zwiazane z duzymi dodatkami tleriku zelaza, tym wieksze, gdy do osiag¬ niecia wlasciwego wspólczynnika glinowe¬ go 0,64 albo jeszcze mniejszego trzeba sto¬ sowac bardzo czyste rudy zelazne, które do tego celu nie oplacaja sie.Cementy, których wspólczynnik glino¬ wy wynosi 0,64 i mniej, twardnieja przy uzyciu bardzo slabo, zwlaszcza na poczat¬ ku, i nie moga byc wobec tego uwazane za cementy wysokowartosciowe.Obecnie stwierdzono, ze te wszystkie niedogodnosci moga byc usuniete, gdy mie¬ szanina skladników jest tak zestawiona, iz wspólczynnik krzemionkowy znajduje sie w granicach 1,75 — 2,00, najlepiej 1,90, a wspólczynnik glinowy miedzy 0,70 — 0,90, najlepiej 0,80. Cementy o takim okla¬ dzie maja bardzo nieznaczna sklonnosc do tworzenia przy wypalaniu cieklej stopionej masy i zapewniaja dzieki temu prawidlowe dlzi^lanie pieca, jak równiez wypalanie do¬ brze wyprazonego, jednak nie stopionego a niezwykle 'kruchego, a wiec dobrze mie¬ lacego isie klinkieru cementowego. Przez nieznaczne tylko powiekszenie wspólczyn¬ nika glinowego ponad stosunek odpowiada¬ jacy 0,64 równowaznikom chemicznym za¬ pewniona jest oprócz tego obecnosc malych ilosci wolnych jonów glinowych, powodu¬ jacych znacznie twardnienie, nie powiek¬ szajac jednakze kurczenia sie.Poza tym wynalazek ma na celu utwo- — 2 —rzenie surowej mieszaniiny cementowej o wlasciwosciach wymagaj acycli stosowania jak najmniej dodatków. Ma to pad wzgle¬ dem technicznym i gospodarczym te zalete, ze urzadzenia przemyslowe do mieszania moga byc znacznie uproszczone.Przy obecnym braku rady zelaznej uda¬ lo isie praktycznie przeprowadzic powyzsze zadanie, przy czym duze znaczenie po¬ siada wybór z jednej strony wapnia, a z drugiej strony skladnika tlenku ze¬ laza.Wedlug wynalazku stosuje sie najlepiej wapniakj zawierajacy oprócz weglanu wap¬ niowego takze krzemionke w ilosci okolo 10% i póltoratlenki glinu i zelaza w ilos¬ ciach od 3 — 5%; Wapniak ten, zawieraja¬ cy bezwodnik kwasu krzemowego, jest to margiel wapienny o pewnej geologicznej strukturze z formacji triasowej. Zamiast zwyklej rudy zelaznej stosuje sie wedlug wynalazku rude czerwona, zawierajaca ma¬ la zawartosc tlenku zelaza, mianowicie 32—40%, oiraz taka ilosc krzemionki i glin¬ ki, która po zmieszaniu z wapniakiem i w pewnych przypadkach po dodaniu maczki piaskowej w ilosci okolo 2°/o nadaje mie¬ szaninie zapewniony $klad surowców po¬ trzebny do osiagniecia najlepszych wlasci¬ wosci wytwarzanego , cementu. Przy tym wspólczynnik glinowy i krzemionkowy wy¬ kazuja wskazane wyzej granice. W ten spo¬ sób zostaje utworzona wedlug wynalazku mieszanina do wytwarzania cementu, w któ¬ rej wieksza czesc glinki jest zwiazana jako czterowapniowy glinian ferrytu, zawieraja¬ cy jednak, co jest najwazniejsze, pewna /mala zawartosc wolnych jonów glinianu {powstalych z trój wapniowego glinianu), wskdtek czego twardnienie cementu jest mocno pobudzone bez dostrzegalnego zwiekszenia wlasciwosci kurczenia sie te¬ goz. W faklm cemencie zawartosc krze¬ mionki jest tak dobrana, ze zapewnione jest dobre wypalanie i latwe mielenie klinkieru cementowego.Jako material dodatkowy, zawierajacy tlenek zelaza, zastosowano niemiecka rude zelazna, zawieraj aca wszystkie czynniki w. ilosci potrzebnej do zestawienia skladu su¬ rowej mieszaniny i posiadajaca tak mala zawartosc tlenku zelaza, ze nawet obecnie nie nadaje sie ona do przeróbki hutniczej.W ostatnich latach, w celu wydobycia rud bogatszych w zelazo i zdatnych do przerób¬ ki hutniczej, trzeba bylo duze ilosci tej ubo¬ giej w zelazo rudy dobywac jednoczesnie i wyrzucac na halde, obecnie natomiast te rudy moga byc ekonomicznie zuzyte przy wytwarzaniu cementu wedlug niniejszego wynalazku. Dzieki temu wydobycie rudy zelaznej staje sie nie tylko wydajniejsze pod wzgledem gospodarczym, lecz powsta¬ ja mozliwosci zuzycia rud, których dobywa¬ nie dotychczas sie nie oplacalo.Zawartosc krzemionki, potrzebna do za¬ pewnienia latwego mielenia, czyli otrzyma¬ nia kruchego klinkieru cementowego, moz¬ na osiagnac takze w inny sposób, np. przez dodanie innej rudy zelaznej i wiekszej ilo¬ sci maczki piaskowej. Przy uzyciu czerwo¬ nej rudy wspomnianego rodzaju o malej zawartosci tlenku zelaza osiaga sie jednak te zalete, ze za pomoca tej rudy krzemion¬ ka jest doprowadzana calkowicie lub w wiekszej czesci do surowej mieszaniny ce¬ mentowej w stanie znacznie rozlozonym, co wywiera skuteczne dzialanie na .zdolnosc wypalania i na wlasciwosci wypalonego ce¬ mentu, nie dajace sie otrzymac przez lacze¬ nie i mieszanie materialów wyjsciowych, nie posiadajacych tak korzystnego skladu na¬ turalnego.Opisane wyzej zalety, wynikajace ze stosowania ubogiej w tlenek czerwonej ru¬ dy zelaznej, osiagane sa oczywiscie takze w razie nie stosowania anarglu wapiennego opisanego rodzaju jako materialu wyjscio¬ wego, lecz uzycia jalko materialu wyjiscio- wego do mieszaniny surowców wapniaka i gliny, jak to ma miejsce przewaznie w ce¬ mentowniach. — 3 -Wspomniany margiel wapienny ma te zalete, ze osiagane w cementowniach przez sztuczne mieszanie wapniaka i gliny ilosci wapna, krzemionki i póltoratlenków glinu i zelaza sa w nim zawarte w jednym natu¬ ralnym islkladniku. Zarówno przy uzyciu marglu wapiennego, jak równiez wapniaka i gliny osiaga sie przez dodanie wspomnia¬ nej ubogiej w tlenek zelaza czerwonej ru¬ dy zelaznej te zalete, ze nie jest potrzebny wcale lub tylko bardzo maly dodatek mie¬ lonego piasku (najwyzej 2°/o) lub innych materialów zawierajacych krzemionke w celu osiagniecia zadanego skladu mie¬ szaniny surowców, natomiast przy uzyciu jakiegokolwiek innego materialu zawiera¬ jacego tlenek zelaza (np. innej rudy lub niedopalek pirytu) nieodzowne jest stoso¬ wanie wiekszych ilosci jednego lub kilku dalszych surowców, np. piasku, glinki, zu¬ zla lub jeszcze innydh dodatków zawieraja¬ cych bezwodnik kwasu krzemowego, po¬ niewaz te materialy zawierajace tlenek ze¬ laza nie maja tak korzystnego okladu na¬ turalnego.Cemenit o skladzie wedlug niniejszego wynalazku posiada wlasciwosc kurczenia sie znacznie mniejsza w porównaniu ze wszystkimi cementami portlandzkimi. Po¬ nizsze zestawienie podaje wyniki uzyskane przy doswiadczeniach z cementem wedlug wynalazku, przeciwstawione wynikom okreslajacym wlasciwosci niektórych ce¬ mentów portlandzkich wzglednie cemen¬ tów do wykonywania nawierzchni dro¬ gowych.Dni twardnienia Cement wedlug wy¬ nalazku ....Cement do budowy dróg I . . . .Cement do budowy dróg II ... .Cement portlandzki I Cement portlandzki II Wytrzymalosc na rozerwanie ze zginaniem 13 7 28*) 24 53 67 86 kg/cm2 15 38 51 6& „ 18 4155 76 „ 6 23 37 59 „ 14 33 49 64 „ Wytrzymalosc na sciskanie w stanie plastycznym 1 3 7 28*) 99 293 431 559 kg/cm2 61 183 305 437 „ 62 188 289 479 „ 21 92 161 350 „ 46 148 251 451 „ Kurczenie sie 28 56 90 0.22 0.41 0.49 mm/m 0.50 0.61 0.62 „ 0,56 0.68 0.70 „ 0.50 0.80 0.83 „ 0.44 0.79 0.86 „ *) = przechowywany w wodzie.W zestawieniu wskazane sa liczby do¬ tyczace wytrzymalosci cementu na roze¬ rwanie ze zginaniem i wytrzymalosci na sciskanie, z których wynika, ze cement we¬ dlug wynalazku przewyzsza pod tym wzigledem znacznie cementy portlandzkie i cementy do budowy dróg, uzyte do do¬ swiadczen. Otrzymane wynilki dla cementu wedluig wynalazku sa prawie równe wyni¬ kom dla cementów wysokowartosciowych.Dotychczas nie mozna bylo w zadnym przypadku osiagnac talk nieznacznej sklon¬ nosci kurczenia sie plrzy jednoczesnej wiel¬ kiej wytrzymalosci na rozerwanie ze zgi¬ naniem i na sciskanie, a raczej trzeba bylo albo uwzgledniac przy wysokowartoscio- wydh cementach duza 'sklonnosc do kurcze¬ nia sie albo tez zwracac glówna uwage na. — 4 —znosna sklonnosc do kurczenia sie przy stosunkowo malych liczbach wytrzymalo¬ sciowych (cementy do budowy dróg).Ze wzgledu na mala sklonnosc do kur¬ czenia sie przy wysokich liczbach wytrzy¬ malosciowych cement wedlug wynalazku nadaje sie lepiej niz wszystkie inne do po¬ krywania dróg betonowych, jak równiez jako spoiwo przy wyrobie przedmiotów be¬ tonowych.Jako dalszy bardzo wazny postep tech¬ niczny nalezy wymienic duza plastycznosc cementu wedlug wynalazku, która w zwiaz¬ ku z koniecznoscia stasowania bamdzo ma¬ lej ilosci wody umozliwia wytwarzanie sto¬ sunkowo suchej, a jednak dobrze dajacej sie przerabiac podatnej mieszaniny betonowej.Wiskutek wylaczenia glinianów wapnio¬ wych cement wedlug wynalazku wykazuje bardzo nieznaczne wytwarzanie sie ciepla pirzy wiazaniu, wskutek czego w polacze¬ niu z duza wytrzymaloscia i mala sklonno¬ scia kurczenia sie stanowi spoiwo do mas betonowych (budowle wzmacniajace, tamy itdj - Wreszcie cement wedluig wynalazku posiada takze ze wzgledu na mala ilosc glinianów wapnia znacznie wieksza odpor¬ nosc na dzialanie wody podskórnej, zawie¬ rajacej siarczany, w porównaniu ze wszyst¬ kimi zwyklymi cementami portlandzkimi.Przez zespolenie wszystkich wspomnia¬ nych zalet stanowi cement wedluig wyna¬ lazku niezrównany srodek wiazacy.Ponizej podany jest przyklad zestawie¬ nia cementuj wedlug wynalazku, który pod wzgledem wspólczynnika krzemionkowego, jak równiez wspólczynnika glinowego, po¬ siada najodpowiedniejszy sklad, przy czym standard wapna jest równy 100. krzemionka glinka tlenek zelaza, wapno 19,10 4,47 5,58 62,28 tlenek magnezu 2,90 gips 5,00 strata na wypalanie i nieroz¬ puszczalne skladniki 0,67 wspólczynnik glinowy 0,80 wspólczynnik krzemionkowy 1,90 PL