SK281900B6

SK281900B6 - Fosfohorečnatý cement, jeho použitie a kompozitný materiál na báze fosfohorečnatého cementu

Info

Publication number: SK281900B6
Application number: SK750-98A
Authority: SK
Inventors: Gilles Orange; Guillou Bruno Le
Original assignee: Rhodia Chimie
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 2001-09-11
Also published as: PT865416E; EP0865416B1; CA2238437C; MX9804598A; CA2238437A1; ES2143794T3; GR3033091T3; CZ176098A3; AU1034497A; AU714856B2; DE69607199T2; IL124765A0; CN1207087A; NO982584L; PL327058A1; JP2000501689A; CN1087008C; CZ287060B6; NO982584D0; SK75098A3

Abstract

Fosfohorečnatý cement pripravený zmiešaním vody s väzobnou fázou obsahujúcou aspoň jednu zlúčeninu fosforu, aspoň jednu zlúčeninu horčíka a aspoň jednu anorganickú zlúčeninu vo forme častíc majúcich veľkosť menšiu ako 0,1 um, agregátov majúcich veľkosť častíc menšiu ako 0,1 um alebo aglomerátov, ktoré sú aspoň čiastočne dezintegrované na častice alebo agregáty majúce veľkosť menšiu ako 0,1 um, keď je uvedená väzobná fáza zmiešaná s vodou.ŕ

Description

Vynález sa týka nového fosfohorečnatého cementu, v ktorom väzobná fáza zahŕňa zlúčeninu fosforu, zlúčeninu horčíka a anorganickú zlúčeninu, pričom uvedená zlúčenina je zavedená v špecifickej forme.

Doterajší stav techniky

Príprava cementu fosfohorečnatého typu zahŕňa zmiešanie väzobnej fázy s vodou a prípadne s granulátmi.

V priebehu tohto miesenia a ešte predtým, ako cement stuhol, je možné pozorovať demixážny jav: pevné zložky cementu, a to najmä granuláty, majú tendenciu klesať v dôsledku zemskej príťažlivosti do spodnej časti cementovej zmesi, pričom v hornej časti takejto zmesi zostane povrchová vrstva, ktorá je v podstate tvorená vodou.

Tento jav má vážny vplyv na finálne vlastnosti cementu: vzhľadom na to, že materiál je menej hutný a menej homogénny, má horšie mechanické vlastnosti, málo estetický vzhľad, zníženú trvanlivosť a väčšiu poréznosť.

V prípade, že malta alebo zálievková malta je nanesená na porézny podklad, je možné pozorovať absorpciu vody uvedeným podkladom. Tiež v tomto prípade má takáto absorpcia za následok horšie vlastnosti finálneho cementu a najmä horšiu adhéziu cementu k podkladu.

Tento jav je zrejmý najmä v prípade, keď cementová zmes má vysoký obsah vody, čo je napríklad prípad cementových kompozícií injektážneho alebo zálievkového typu.

Cieľom vynálezu je navrhnúť fosfohorečnatý cement produkujúci maltu alebo zálievkovú a injektážnu maltu, v ktorej by nedochádzalo k uvedenému demixážnemu javu a k uvedenej absorpcii vody podkladom, pričom by si malta alebo zálievková malta zachovali výhody fosfohorečnatých mált, najmä krátky čas tuhnutia a rýchle vytvrdenie.

Ďalším cieľom vynálezu je navrhnúť fosfohorečnaté cementy majúce zlepšené mechanické vlastnosti a lepší estetický vzhľad.

Podstata vynálezu

Uvedené ciele sa dosiahnu fosfohorečnatým cementom podľa vynálezu získaným zmiešaním vody a väzobnej fázy na báze aspoň jednej fosforečnej zlúčeniny, aspoň jednej horečnatej zlúčeniny a aspoň jednej anorganickej zlúčeniny, ktorého podstata spočíva v tom, že uvedená anorganická zlúčenina sa zavedie vo forme:

- buď častíc (1) majúcich veľkosť menšiu ako 0,1 pm,

- alebo agregátov (2) majúcich veľkosť menšiu ako 0,1 pm,

- alebo aglomerátov (3) schopných aspoň čiastočne deaglomerácie v priebehu miešania uvedenej väzobnej fázy a uvedenej vody na častice majúce veľkosť menšiu ako 0,1 pm alebo na agregáty majúce veľkosť menšiu ako 0,1 pm.

Ďalší predmet vynálezu sa týka použitia cementu na výrobu mált alebo zálievkových, alebo injektážnych mált.

Nakoniec ďalším predmetom vynálezu je kompozitný materiál na báze uvedeného cementu a vláken.

Ďalšie výhody a znaky vynálezu budú zrejmé z nasledujúceho opisu a z nasledujúcich príkladov uskutočnenia vynálezu.

Vynález sa predovšetkým týka fosfohorečnatého cementu získaného zmiešaním vody a väzobnej fázy na báze aspoň jednej fosforečnej zlúčeniny, aspoň jednej horečnatej zlúčeniny a aspoň jednej anorganickej zlúčeniny, ktorého podstata spočíva v tom, že anorganická zlúčenina je zavedená vo forme:

- buď častíc (1) majúcich veľkosť menšiu ako 0,1 pm,

- alebo agregátov (2) majúcich veľkosť menšiu ako 0,1 pm,

Cementy sú tvorené konvenčné väzobnou fázou, ktorá prípadne zahŕňa prísady obvyklé v tejto oblasti. Aj keď pre definíciu cementov obsahujúcich granuláty okrem uvedenej väzobnej fázy a prípadných prísad môže sa použiť iný termín ako cementy, ktoré obsahujú iba väzobnú fázu a prípadné prísady, použil sa na zjednodušenie pojem „cement“ na obidva uvedené typy cementových kompozícií.

Cement podľa vynálezu je fosfohorečnatým cementom. Väzbová fáza takéhoto cementu preto zahŕňa prvú zložku na báze fosforu a druhú zložku na báze horčíka.

Pokiaľ ide o prvú zložku na báze fosforu, môže sa vo funkcii tejto zložky použiť každá fosforečná zlúčenina s predpokladom, že zahŕňa oxid fosforečný, ktorý je dostupný priamo alebo ktorý je vo forme prekurzora.

Takto je možné uviesť ako zlúčeniny na báze fosforu neobmedzujúcim spôsobom oxid fosforečný, kyselinu fosforečnú alebo jej deriváty, akými sú kyselina ortofosforečná, kyselina pyrofosforečná, kyselina polyfosforečná alebo soli uvedených kyselín, akými sú fosforečnany, hydrogenfosforečnany, ortofosforečnany, pyrofosforečnany, polyfosforečnany alebo tetrapolyfosforečnany hlinité, vápenaté, draselné, horečnaté alebo amónne a/alebo zmesi uvedených zlúčenín.

Potrebné je uviesť, že ako zložky na báze fosforu sa môžu použiť aj odpady z podnikov vyrábajúcich hnojivá alebo z oceliarní (morenie ocele kvôli zvýšeniu jej odolnosti proti korózii).

V rámci špecifického uskutočnenia vynálezu sa ako zložka na báze fosforu používajú soli uvedených kyselín na báze fosforu.

Výhodne sa používajú fosforečnany alebo hydrogenfosforečnany draselné, horečnaté alebo amónne. Ešte výhodnejšie sa ako zložka na báze fosforu použije dihydrogenfosforečnan amónny, ktorý je prípadne zmiešaný s tripolyfosforečnanom amónnym.

Zložka na báze fosforu môže byť v kvapalnej alebo výhodne v pevnej forme.

V rámci prvej alternatívnej formy je zložka na báze fosforu vo forme častíc, ktorých veľkosť predstavuje najviac 300 pm. Potrebné je uviesť, že táto hodnota nie je kritická a je možné túto zložku podrobiť mletiu ešte pred jej zavedením do cementovej kompozície v prípade, že sa použijú zložky majúce veľkosť väčšiu ako uvedených 300 pm.

V rámci druhej alternatívnej formy sa uvedená zložka použije vo forme adsorbovanej na poréznom nosiči. Ako príklady vhodných nosičov je možné uviesť rozsievkovú zeminu, 11, bentonit, siliku a oxid hlinitý. Uvedená adsorpcia zložky na poréznom nosiči sa realizuje známym spôsobom. Takto sa obvykle zložka na báze fosforu vo forme roztoku alebo suspenzie uvedie do styku pri miešaní s uvedeným nosičom, potom sa rezultujúca suspenzia zohrieva kvôli odpareniu prebytku kvapalného podielu. Táto operácia sa môže tiež uskutočniť impregnáciou nosiča v bubne alebo na rotačnom disku.

Druhou zložkou väzobnej fázy je aspoň jedna zlúčenina na báze horčíka.

SK 281900 Β6

V rámci vynálezu je vhodná každá zlúčenina na báze horčíka s predpokladom, že reaguje s prvou zložkou v prítomnosti vody.

Ako príklad je možné uviesť nasledujúce zložky, ktoré sú vhodné na využitie v rámci vynálezu: oxid horečnatý, hydroxid horečnatý a uhličitan horečnatý.

Výhodne sa použije zložka na báze oxidu horečnatého. Zvlášť vhodná je tzv. „dead bumed“ magnézia, ktorá sa obvykle získa po kalcinácii uhličitanu horečnatého pri teplote vyššej ako 1200 °C.

Výhodne sa môže uvedený oxid horečnatý použiť v čistej forme alebo môže prípadne zahŕňať aspoň jeden prvok z množiny zahŕňajúcej vápnik, kremík, hliník alebo železo, pričom tieto prvky sú obvykle prítomné vo forme oxidu alebo hydroxidu. Ako príklad tohto typu zlúčeniny je možné uviesť dolomit, čo je zmes zahŕňajúca najmä oxid horečnatý a oxid vápenatý.

V prípade, že sa použije oxid horečnatý v čistej forme, potom sa čistota uvedeného oxidu rovná aspoň 80 %.

Výhodne sa použije zložka na báze horčíka, ktorej špecifický povrch je menší ako 2 m²/g. Výhodnejšie je špecifický povrch zložky na báze horčíka menší ako 1 m²/g.

Okrem toho je veľkosť častíc uvedenej zložky na báze horčíka v rozsahu medzi 10 a 500 pm. Môžu sa použiť aj zlúčeniny, ktorých veľkosť častíc leží mimo uvedeného rozsahu, aj keď táto veľkosť častíc neposkytuje žiadnu špecifickú výhodu. V prípade, že je veľkosť častíc zložky na báze horčíka väčšia ako 500 pm, potom bude nevyhnutné podrobiť takúto zložku na báze horčíka mletiu ešte pred jej zavedením do cementovej kompozície. Okrem toho v prípade, že veľkosť častíc uvedených zložiek je menšia ako 10 pm, je možné pozorovať modifikáciu vlastností kompozície uvedenej do styku s vodou. Pozorovať je možné najmä zvýšenie rýchlosti tuhnutia cementu v prípade, že sa nezvýši obsah činidla oneskorujúceho tuhnutie cementu, pričom takýto prípad bude podrobnejšie opísaný v nasledujúcom opise. V dôsledku toho by bol cement získaný spôsobom podľa vynálezu menej výhodný z hľadiska použitia alebo z ekonomického hľadiska.

Potrebné je uviesť, že ak sú obidve opísané zložky v pevnej forme, potom sa môžu podrobiť mletiu ešte pred ich použitím v rámci spôsobu podľa vynálezu.

Pomer množstva zložky na báze horčíka (vyjadrené ako hmotnosť MgO) k množstvu zložky na báze fosforu (vyjadrené ako hmotnosť P₂O₅ je najmä medzi 1 a 3.

Základnou vlastnosťou cementu podľa vynálezu je to, že okrem zlúčenín horčíka a fosforu jeho väzobná fáza obsahuje aspoň jednu anorganickú zlúčeninu spĺňajúcu špecifické podmienky, pokiaľ ide o útvary, ktoré ju tvoria, a pokiaľ ide o veľkosť týchto útvarov.

V rámci prvého uskutočnenia vynálezu je väzobná fáza tvorená zlúčeninou fosforu, zlúčeninou horčíka a aspoň jednou anorganickou zlúčeninou, pričom posledná uvedená zlúčenina je zavedená do cementu vo forme častíc (1) majúcich veľkosť menšiu ako 0,1 pm. Pod pojmom častice (1) sa rozumejú nedeliteľné útvary, ktoré majú štandardnú jednotnú formu.

V rámci druhého uskutočnenia vynálezu je väzobná fáza tvorená zlúčeninou fosforu, zlúčeninou horčíka a aspoň jednou anorganickou zlúčeninou, pričom posledná uvedená anorganická zlúčenina je zavedená do cementu vo forme agregátov (2). Pod pojmom agregáty (2) sa rozumejú útvary vytvorené akumuláciou určitého počtu menších útvarov, ktoré sú samy osebe v štandardnej jednotnej forme, ako uvedené častice. Agregáty zavedené do cementu majú veľkosť menšiu ako 0,1 pm. Tieto agregáty sú len veľmi ťažko deliteľné a sú najmä nedeliteľné v zmesi so zlúčeninou horčíka, zlúčeninou fosforu a vodou.

V rámci tretieho uskutočnenia vynálezu je väzobná fáza tvorená fosforečnou zlúčeninou, horečnatou zlúčeninou a aspoň jednou anorganickou zlúčeninou, pričom posledná uvedená zlúčenina je zavedená do cementovej kompozície vo forme aglomerátov (3). Pod pojmom aglomeráty (3) sa myslia útvary vytvorené akumuláciou určitého počtu menších útvarov: častíc a/alebo agregátov. V rámci vynálezu musia byť aglomeráty pri ich zmiešaní so zlúčeninou horčíka, zlúčeninou fosforu a s vodou schopné aspoň čiastočnej deaglomerácie na útvary, z ktorých sú vytvorené (častice alebo agregáty) kvôli vytvoreniu v uvedenej zmesi útvarov majúcich veľkosť menšiu ako 0,1 pm.

Vynález je založený na poznaní, že uvedená anorganická zlúčenina väzobnej fázy musí byť v cemente, získanom zmiešaním väzobnej fázy (zlúčenina fosforu + zlúčenina horčíka + anorganická zlúčenina) s vodou, vo forme útvarov majúcich veľkosť menšiu ako 0,1 pm, a to ako v prípade, keď uvedené útvary (častice, agregáty) sa zaviedli samotné, alebo v prípade, že sa zaviedli v aglomerovanej forme. V poslednom uvedenom prípade musí dôjsť pri zmiešaní aglomerovanej formy anorganickej zlúčeniny so zlúčeninou horčíka, zlúčeninou fosforu a s vodou k deaglomerácii uvedenej formy.

Uvedená anorganická zlúčenina sa môže zaviesť do cementovej zmesi vo forme zmesi uvedených troch foriem (častice, agregáty, aglomeráty).

V tomto texte sa pod pojmom veľkosť rozumie stredná veľkosť častíc, agregátov alebo aglomerátov. Táto veľkosť sa meria transmisnou elektrónovou mikroskopiou (TEM-transmision eleetron microscopy).

Anorganická zlúčenina sa výhodne zavádza vo forme aglomerátov, ktoré majú veľkosť najviac 60 pm, výhodne veľkosť najviac 20 pm. Takáto veľkosť aglomerátov umožňuje ľahšiu manipuláciu s anorganickou zlúčeninou.

Uvedená anorganická zlúčenina sa môže zvoliť z množiny zahŕňajúcej oxid kremičitý, oxid titaničitý, oxid hlinitý, oxid zirkoničitý, oxid chromitý, uhličitan vápenatý, mastenec, sľudu, kaolín, wollastonit, bentonit a metakaolín. Tieto zlúčeniny môžu byť kryštalické alebo amorfiié zlúčeniny získané napríklad mletím.

Ide najmä o siliku, zvlášť zrážanú siliku.

Silika sa môže zaviesť výhodne vo forme aglomerátov majúcich strednú veľkosť menšiu ako 50 pm, pričom tieto aglomeráty sú tvorené agregátmi majúcimi strednú veľkosť menšiu ako 0,1 pm.

Ako príklad je možné uviesť zrážanú siliku T38AB uvedenú na trh firmou Rhone-Poulenc a majúcu formu aglomerátov s veľkosťou menšou ako 50 pm. Tieto aglomeráty sú dezintegrované v zmesi väzobnej fázy s vodou na agregáty majúce veľkosť menšiu ako 0,1 pm, Tieto agregáty, ktoré sú samy osebe tvorené elementárnymi časticami s veľkosťou 15 nm, sú v zmesi väzobnej fázy už ďalej nedeliteľné.

Tiež sa môže použiť mletá dymivá alebo pyrogénna silika.

Obsah anorganickej zlúčeniny väzobnej fázy cementu podľa vynálezu je všeobecne medzi 1 a 15 hmotn. dielmi na 100 hmotn. dielov väzobnej fázy, výhodne medzi 1 a 10 hmotn. dielmi na 100 hmotn. dielov väzobnej fázy.

Väzbová fáza cementu podľa vynálezu môže dodatočne zahŕňať činidlo spomaľujúce (oneskorujúce) tuhnutie cementu.

Takéto činidlo je zvolené najmä z množiny zahŕňajúcej zlúčeniny schopné uvádzať horčík do komplexu.

Týmito posledne uvedenými zlúčeninami môžu byť najmä karboxylové kyseliny, akými sú kyselina citrónová, kyselina oxalová a kyselina vinná, kyseliny, estery alebo soli obsahujúce bór, kyseliny, estery alebo soli obsahujúce fosfor, ako tripolyfosforečnan sodný, síran sodný a lignosulfát sodný, chlorid zinočnatý, octan meďnatý, glukonát sodný, nátriumcelulózoacetát-sulfát, produkt reakcie formaldehydu s aminolignosulfátom, dialdehydškrob, N,N-dimetyloldihydroxy-etylénmočovina, silikofluoridy, talový olej, pričom tieto zlúčeniny sa môžu použiť samotné alebo v zmesi.

Výhodne sa použijú karboxylové kyseliny a výhodnejšie kyseliny, estery alebo soli obsahujúce bór, a to buď samotné alebo v zmesi.

Z tejto posledne uvedenej kategórie zlúčenín je možné uviesť neobmedzujúcim spôsobom kyselinu boritú a jej soli, akými sú soli alkalických kovov, ako sodná soľ (borax) a soli odvodené od amínov alebo amóniovej soli. Estery kyseliny boritcj sú tiež vhodné na použitie v rámci vynálezu, pričom je možné uviesť najmä trialkyloxyboráty a triaryloxyboráty.

V rámci špecifického uskutočnenia vynálezu sa uvedená prísada použije vo forme prášku, ktorý má stredný priemer častíc medzi 10 a 200 pm.

Množstvo činidla spomaľujúceho tuhnutie cementu predstavuje najviac 10 hmotn. dielov na 100 hmotn. dielov uvedených troch zložiek (zlúčenina fosforu + zlúčenina horčíka + anorganická zlúčenina). Toto množstvo výhodne predstavuje najviac 5 hmotn. dielov na 100 hmotn. dielov uvedených troch zložiek.

Cementy získané s použitím zmesi podľa vynálezu môžu dodatočne zahŕňať ako konštitučné zložky granuláty.

Ako príklady takýchto zložiek je možné uviesť piesok, siliku, oxid hlinitý, oxid zirkoničitý, surový dolomit, chrómovú rudu, vápenec, slinok, vermikulit, perlit, sľudu, sadru a celulózu.

Tiež sa môže použiť popolček alebo kondenzovaná dymivá silika. Popolčekom, ktorý sa môže v tomto prípade použiť, je všeobecne kremičitohlinitý popolček, ktorý pochádza najmä zo spaľovní v elektrárňach.

Veľkosť častíc takéhoto popolčeka sa obvykle pohybuje medzi 0,5 a 200 pm.

Kondenzovaná dymivá silika má všeobecne špecifický povrch medzi 20 a 30 m²/g.

V závislosti so zámerom použitia cementu môžu sa granuláty tvoriace súčasť kompozície zvoliť z množiny zahŕňajúcej:

- buď piesok, siliku alebo iné zložky uvedené v už uvedenom zozname,

- alebo popolček, alebo kondenzovanú dymivú siliku,

- alebo zmes obidvoch týchto typov granulátov.

Množstvo granulátov v cemente podľa vynálezu predstavuje obvykle najviac 1000 hmotn. dielov na 100 hmotn. dielov väzobnej fázy.

V rámci špecifického uskutočnenia predstavuje množstvo piesku, siliky alebo ostatných zložiek uvedených v uvedenom výpočte najviac 900 hmotn. dielov na 100 hmotn. dielov väzobnej fázy.

Podobne množstvo kondenzovanej dymivej siliky alebo popolčeka predstavuje výhodne najviac 100 hmotn. dielov na 100 hmotn. dielov väzobnej fázy.

Cement podľa vynálezu môže ďalej zahŕňať činidlo, ktoré dáva cementu schopnosť odpudzovať vodu.

Cement podľa vynálezu môže napokon zahŕňať obvyklé prísady, akými sú plastifikátory, ako lignosulfát sodný a naftalénsulfonát vo forme kondenzátov, naftalén, tripolyfosforečnan, hexametafosforečnan sodný, hydrogenfosforečnan sodný, melamín, alkylsilikonáty a aminopropyltrietoxysilán.

Konštitučnými zložkami cementu podľa vynálezu môžu byť tiež odpeňovadlá. Ako príklady týchto činidiel je možné uviesť odpeňovadlá na báze polydimetylsiloxánov.

Z činidiel tohto typu je možné tiež uviesť silikóny vo forme roztoku, vo forme pevného produktu a výhodne vo forme živice, ďalej vo forme oleja alebo emulzie, výhodne vo vode. Silikóny, ktoré obsahujú hlavne jednotky M(RSiO_0is) a D(R₂SiO), sú zvlášť vhodné. V uvedených vzorcoch všeobecné symboly R, ktoré môžu byť rovnaké alebo rôzne, znamenajú atóm vodíka alebo alkylovú skupinu obsahujúcu 1 až 8 uhlíkových atómov, výhodne metylovú skupinu. Počet uvedených jednotiek sa výhodne pohybuje medzi 30 a 120.

Do cementu podľa vynálezu sa môžu nakoniec pridať texturačné a reologické činidlá: celulózové vlákna, guarová guma, škrob a podobne.

Všeobecne predstavuje množstvo týchto prísad v cemente najviac 10 hmotn. dielov na 100 hmotn. dielov väzobnej fázy. Množstvo týchto prísad výhodne predstavuje najviac 5 hmotn. dielov na 100 hmotn. dielov väzobnej fázy.

Množstvo vody, ktoré sa má zaviesť kvôli príprave cementu podľa vynálezu, je množstvom vody, ktoré je potrebné na získanie tvárnej plastickej pasty. Toto množstvo vody závisí od zamýšľaného použitia cementu. V prípade, že je žiaduce realizovať vnútorné obloženie potrubia, bude cementová kompozícia viac kohezívna ako v prípade cementovej kompozície určenej na uloženie na zem alebo na výrobu dosiek alebo panelov.

Obsah vody všeobecne predstavuje najviac 50% hmotn., výhodne medzi 35 a 40 % hmotn., vzťahujúc sa na hmotnosť väzobnej fázy.

Výhodou cementov podľa vynálezu je to, že pri nich nedochádza k demixážnemu javu.

Zmiešanie väzobnej fázy s vodou sa môže uskutočniť ľubovoľnou vhodnou metódou. Zmiešanie sa takto môže uskutočniť zavedením všetkých zložiek cementu do vody a to súčasne alebo oddelene. Podľa tejto posledne uvedenej možnosti sa pripravia kompozície zahŕňajúce väzobnú fázu, granuláty, prípadne činidlo spomaľujúce tuhnutie (retardačné činidlo) a celý podiel alebo časť uvedených možných prísad, ktoré sú obvykle v tuhom stave. Získaná kompozícia sa potom zmieša s vodou, pričom voda prípadne obsahuje zložky, ktoré neboli zavedené v predchádzajúcom stupni prípravy uvedenej kompozície a ktorými sú najmä tekuté prísady.

Potrebné je uviesť, že je tiež možné použiť viac alebo menej úplnej zmesi konštitučných zložiek cementu.

Najdôležitejším parametrom celého procesu je skutočnosť spočívajúca v tom, že sa má dosiahnuť, pokiaľ je to možné, čo najhomogénnejšia distribúcia všetkých konštitučných zložiek v hmote cementu.

Miešanie konštitučných zložiek cementovej zmesi sa uskutočňuje ľubovoľným známym vhodným prostriedkom, výhodne s pôsobením strižných síl, napríklad s použitím zmiešavacieho mixéra.

Zmiešavacia operácia sa výhodne uskutočňuje pri teplote, ktorá je blízka teplote okolia.

Cement podľa vynálezu sa môže použiť ako zálievková alebo injektážna malta, alebo ako obvyklá malta podľa množstva obsiahnutej vody a použitých agregátov a podľa povahy použitých agregátov.

Cementy sa môžu použiť ako malty na uskutočnenie opráv alebo na realizáciu tesnení, napríklad na rýchle opravy ciest, mostov a letiskových plôch. V súlade s tým sú po4 užité na plnenie trhlín, dier a na prekrytie poškodených oblastí, ako aj na opravu vystužených betónových štruktúr. Okrem dobrej adhézie tzv. portlandských cementov majú uvedené malty a zálievkové a injektážne malty dobré mechanické vlastnosti, najmä dobrú pevnosť v tlaku a pevnosť v ohybe, čo z nich robí malty, ktoré sú zvlášť vhodné na aplikácie uvedeného typu.

Tieto malty je možné podobne použiť na obklady podláh alebo na vnútorné obloženie potrubia, ktoré sú odolné proti pôsobeniu chemikálií a majú vynikajúcu tvrdosť a odolnosť proti abrázii.

Uvedené malty je možné tiež použiť na výrobu panelov a najmä panelov na vnútorné alebo vonkajšie obklady. Na tento účel sa cementová kompozícia odleje do príslušnej formy a získajú sa dosky alebo panely. Cementová kompozícia sa môže tiež naniesť na podklad nastriekaním. Odliate alebo nastriekané produkty sa potom vysušia a to výhodne pri teplote, ktorá je blízka teplote okolia.

Nakoniec je možné s použitím cementov podľa vynálezu získať ohňovzdorné obklady, ktoré sú odolné proti vysokým teplotám a ktoré nachádzajú použitie ako tesniace malty v dymovodoch komínov alebo ako ohňovzdorné panely.

Vynález sa týka kompozitného materiálu na báze opísaného cementu a vláken.

Ako vlákna, ktoré je možné použiť na získanie uvedeného kompozitného materiálu, je možné uviesť polypropylénové vlákna, polyesterové vlákna, polyaramidové vlákna, ako napríklad vlákna Kevlar, uhlíkové vlákna, polyamidové vlákna, polyvinylalkoholové vlákna alebo pásky amorfnej liatiny.

Na získanie kompozitného materiálu podľa vynálezu sa môžu tiež použiť sklenené vlákna. V tomto ohľade sú vhodné všetky typy vláken, ktoré sa obvykle v cementoch používajú. Je preto možné použiť vlákna odolné proti pôsobeniu alkálií, akými sú špeciálne sklenené vlákna získané najmä spracovaním s použitím zirkónia, rovnako ako sodnovápenaté vlákna.

Ale výhodné je aj použitie štandardných sklenených vláken na získanie kompozitných materiálov podľa vynálezu. Týka sa to konvenčných skiel, akými sú borokremičitanové sklá, ktoré sú obvykle atakované alkalickým prostredím.

Uvedené vlákna majú dĺžku, ktorá sa mení od 5 mm do niekoľkých stoviek milimetrov.

Množstvo vláken v kompozitnom materiáli podľa vynálezu sa pohybuje od 1 do 10 % hmotn., vzťahujúc na hmotnosť väzobnej fázy.

Kompozitné materiály podľa vynálezu sa získajú zmiešaním opísaného cementu s vláknami. Miešanie sa uskutočňuje pri rovnakých podmienkach, aké boli opísané na prípravu cementu podľa vynálezu, a tieto podmienky sa tu už nebudú opakovať. Takto získaná kompozícia sa odleje do vhodnej formy a získajú sa dosky alebo panely. Odliate produkty sa potom vysušia, výhodne pri teplote, ktorá je blízka teplote okolia.

Kompozitné materiály podľa vynálezu sa môžu použiť najmä na fasádové panely. Výhoda týchto kompozitných materiálov spočíva v tom, že sa rýchlo vyhotovia a hlavne v tom, že rýchlo schnú.

V nasledujúcej časti opisu bude vynález opísaný pomocou konkrétnych príkladov jeho uskutočnenia, pričom príklady majú iba ilustračný charakter a nijako neobmedzujú rozsah vynálezu, ktorý je jednoznačne vymedzený definíciou patentových nárokov.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Metódy kontroly vlastností cementu Meranie spracovateľnosti

Spracovateľnosť cementu sa meria pomocou vibračného stola na štandardnú maltu (NFP 15403). Malta sa najskôr zavedie do formy majúcej tvar zrezaného kužeľa, potom sa vyklopí z formy na vibračný stôl, kde sa podrobí vibráciám. Spracovateľnosť je takto definovaná ako pomer priemeru formy v tvare zrezaného kužeľa k priemeru maltového útvaru po jeho zrútení v dôsledku vibrácií.

Meranie času tuhnutia

Čas tuhnutia sa meria pomocou automatického testovacieho prístroja typu Vican s podmienkami stanovenými normou NFP 15431.

Stanovenie mechanických vlastností

V rámci merania sa pripravia testovacie hranoly (4 x x 4 x 16 cm) odliatím malty alebo zálievkovej alebo injektážnej malty do štandardných foriem z mäkkej ocele. Tieto odliatky sa potom po jednohodinovom tuhnutí vyberú z foriem a vysušia sa pri teplote okolia. Potom sa testujú mechanické vlastnosti týchto vysušených odliatych vzoriek.

Uskutočnia sa testy na zistenie pevnosti v ohybe (trojbodový test podľa normy NFP 15451 pri šiestich polovzorkách a testy na stanovenie pevnosti v tlaku (podľa normy NFP 15451) ďalších šiestich polovzoriek, pričom sa na tento účel použije hydraulický testovací stroj (200 kN).

Meranie tvárnosti

Tvárnosť sa vyhodnotí zaznamenaním závislosti sila/posun získanej pri teste určenom na stanovenie pevnosti v ohybe.

Meranie adhézie

Z testovanej malty alebo zálievkovej alebo injektážnej malty sa vytvorí na betónovej doske jednocentimetrový povlak. O deň neskôr sa do vysušeného povlaku navŕta otvor, do ktorého sa potom vloží a prilepí manipulačný stĺpik. Tento stĺpik sa potom pomocou extraktometra odťahuje silou od betónového podkladu, pričom sila aplikovaná na plochu 20 x 25 cm stanovuje adhéznu hodnotu.

Porovnávací príklad 1

Štandardná fosfohorečnatá malta

Pripraví sa fosfohorečnatá malta z nasledujúcich zložiek:

- 25 % hmotnosti väzobnej fázy tvorenej:

48,5 % hmotnosti dihydrogenfosforečnanu amónneho,

48,5 % hmotnosti oxidu horečnatého a % hmotnosti kyseliny boritej, ktorá je tu retardačným činidlom,

- 75 % hmotnosti štandardného piesku CEN 31 196-1, ktorého elementárne častice majú veľkosť medzi 100 a 500 pm.

Zmiešaním uvedených zložiek s vodou sa pripravia malty s rôznym obsahom vody. Zmiešavame zložiek sa uskutočňuje nasledujúcim spôsobom: jednotlivé zložky sa zmiesia v suchom stave s použitím mixéra typu Hobart v priebehu 30 sekúnd pri nízkych otáčkach mixéra (60 otáčok za minútu), potom sa k získanej zmesi pridá voda v požadovanom množstve. V miesení sa pokračuje počas 1 minúty a 30 sekúnd pri nízkych otáčkach a potom ešte počas 1 hodiny a 30 sekúnd pri vysokých otáčkach (120 otáčok za minútu).

SK 281900 Β6

Pri tomto type malty sa stanoví spracovateľnosť, relatívna hustota a čas tuhnutia, ako aj mechanické vlastnosti. Získané výsledky sú zhrnuté v nasledujúcich tabuľkách 1 a

2.

Tabuľka 1

Pomer voda/vázobná fáza	Spracovatelnosť (á)	Relatívna hustota čerstvej malty*	& tuhnutia (min)
0,32	7,5	1,98	32
0,36	30	1,95	33
0,43	45	1.93	39
0,43	55	1,92	41

Tabuľka 2

* Ca<. merania	Pevnosť v tlaku	Pevnosť v ohybe
	(MPa)	(MPa)
1 deň	35	6,4
7 dní	42,5	6,9
28 dní	44	7,8

V priebehu tuhnutia je možné pozorovať vypocovanie. Voda stúpa k povrchu malty, zatiaľ čo granuláty majú tendenciu na odlučovanie v spodnej časti malty.

Adhézia k čerstvej betónovej doske po 7 dňoch je nižšia ako 5 kg/cm².

Príklad 2

Fosfohorečnatá malta obsahujúca zrážanú siliku

V rámci tohto príkladu sa pripravia fosfohorečnaté malty spôsobom podľa príkladu 1 s výnimkou spočívajúcou v tom, že väzobná fáza dodatočne obsahuje siliku v množstve 5 % hmotnosti, vzťahujúc na celkovú hmotnosť väzobnej fázy. Zavedenou silikou je zrážaná silika T38AB uvedená na trh firmou Rhone-Poulenc a ktorá má nasledujúce vlastnosti:

- veľkosť aglomerátov: 50 pm,

- veľkosť aglomerátov: menšiu ako 0,1 pm (obidve uvedené veľkosti sa merali pomocou TEM).

Keď sa silika zmiesi s vodou, jej aglomeráty deaglomerujú na agregáty majúce veľkosť menšiu ako 0,1 pm.

Podmienky, pri ktorých sa uvedená silika zmiesi s vodou a ostatnými zložkami cementu kvôli vytvoreniu malty a ktoré sú uvedené v príklade 1, sú v tomto prípade reprezentované vyššími strižnými silami ako v prípade iba zmiešavania siliky s vodou. V dôsledku toho silika deaglomeruje tiež vo fosfohorečnatej malte a je neskôr prítomná vo forme jej aglomerátov, ktoré majú veľkosť menšiu ako 0,1 pm.

Takisto ako v príklade 1 sa pri tejto malte stanovila spracovateľnosť, relatívna hustota a mechanické vlastnosti a to pre rôzne pomery voda/väzobná fáza. Získané výsledky sú zhrnuté v nasledujúcich tabuľkách 3 a 4.

Tabuľka 3

Petner voda/väzobná fáza	Spracovatelnosť (*)	Relatívna hustota čerstvej malty	Čas tuhnutia (min)
0,32	2,5	2,01	30
0,36	25	1,96	30
0,4	35	1.96	35
0,43	45	1,93	40

Tabuľka 4

tu merania	Pevnosť v tlaku	Pevnosť v ohybe
	(MPa)	(MPa)
1 deň	35,6	7,1
7 dní	49	8.05
28 dní	52,5	9,5

V rámci tohto príkladu sa zistilo, že došlo k zlepšeniu mechanických vlastností.

Nepozorovalo sa žiadne odlučovanie granulátu. Takisto nebol pozorovaný žiadny odtok vody, a to ani v prípade, keď sa malta uložila na porézny podklad, akým je betónová doska, alebo v prípade, keď sa malta vystavila vákuovému odsávaniu na Btichnerovom lieviku.

Adhézia k čistej betónovej doske po 7 dňoch predstavovala 15 kg/cm² a výrazne sa zlepšila. Voda z malty sa neabsorbovala betónovým podkladom.

Porovnávací príklad 3

Štandardná fosfohorečnatá zálievková malta

V rámci tohto príkladu sa pripraví zálievková malta z nasledujúcich zložiek:

- 50 % hmotnosti väzobnej fázy tvorenej:

48,5 % hmotnosti dihydrogenfosforečnanu amónneho,

48,5 % hmotnosti oxidu horečnatého a % hmotnosti kyseliny boritej, ktorá tu plní funkciu retardačného činidla,

- 50 % hmotnosti kremičitohlinitého popolčeka, ktorý má veľkosť častíc 12 pm.

Zálievková malta sa pripraví zmiešaním uvedených zložiek s vodou pri dosiahnutí hmotnostného pomeru voda/väzobná fáza rovnajúceho sa 0,4. Zmiešanie sa uskutočňuje nasledujúcim spôsobom: uvedené zložky sa zmiesia v suchom stave v priebehu 30 sekúnd pri nízkej rýchlosti (60 otáčok/minúta), potom sa k získanej zmesi pridá voda v požadovanom množstve. V miešaní sa potom pokračuje počas jednej hodiny a 30 sekúnd pri nízkej rýchlosti a potom počas 1 minúty a 30 sekúnd pri vysokej rýchlosti (120 otáčok/minúta).

Odmerajú sa mechanické vlastnosti uvedenej malty. Získané výsledky sú uvedené v nasledujúcej tabuľke 5.

Tabuľka 5

merania	Pevnosť v tlaku	Pevnosť v ohybe
	(MPa)	(MPa)
1 deň	10,9	4.8
2B dní	15	5

V priebehu tuhnutia je možné pozorovať odlučovanie granulátu: voda prúdi k povrchu zálievkovej malty, zatiaľ čo granulát má tendenciu akumulovať sa v spodnej časti malty.

Príklad 4

Fosfohorečnatá zálievková malta so zrážanou silikou

V rámci tohto príkladu sa pripraví fosfohorečnatá zálievková malta spôsobom opísaným v príklade 3 s výnimkou spočívajúcou v tom, že väzobná fáza dodatočne zahŕňa zrážanú siliku uvedenú na trh firmou Rhone-Poulenc (taká istá ako v príklade 2) v množstve 8 % hmotnosti, vzťahujúc na celkovú hmotnosť väzobnej fázy.

Aj v tomto prípade sa odmerali mechanické vlastnosti zálievkovej malty. Získané výsledky sú uvedené v tabuľke 6.

Tabuľka 6

' iat merania	Pevnosť v tlaku	Pevnosť v ohybe
	(MPa)	(MPa)
1 deň	10,6	4,6
28 dní	17,5	6,2

Pri tejto malte došlo k dlhodobému zlepšeniu mechanických vlastností.

V priebehu tuhnutia sa nepozorovalo žiadne odlučovanie granulátu.

Adhézia zálievkovej malty k čistému podkladu predstavuje 13,5 kg/cm³ po Ί dňoch uchovávania v suchom stave a

10kg/cm² po 7 dňoch uchovávania v suchom stave a 7 dňoch pobytu vo vode.

Porovnávací príklad 5

Štandardný „fosfohorečnatý“ kompozit

V rámci tohto príkladu sa pripraví fosfohorečnatý kompozit z nasledujúcich zložiek:

- 49 % hmotnosti väzobnej fázy tvorenej:

48,5 % hmotnosti dihydrogenfosforečnanu amónneho,

48,5 % hmotnosti oxidu horečnatého a % hmotnosti kyseliny boritej, ktorá je tu obsiahnutá ako retardačné činidlo,

- 49 % hmotnosti jemného piesku (1/3 piesku s veľkosťou častíc 200 pm (F 15), 1/3 piesku s veľkosťou častíc 315 pm (F25) a 1/3 piesku s veľkosťou častíc 600 pm (F35)),

- 2 % hmotnosti polypropylénových vláken.

Uvedené kompozity sa pripravia zmiešaním uvedených zložiek s vodou. Zmiešavame sa uskutočňuje nasledujúcim spôsobom: uvedené zložky sa zmiesia v suchom stave v priebehu 30 sekúnd pri nízkej rýchlosti (60 otáčok/minúta), potom sa k získanej zmesi pridá voda na dosiahnutie hmotnostného pomeru voda/väzobná fáza rovnajúceho sa 0,2. V miesení sa potom pokračuje ešte počas 1 minúty a 30 sekúnd pri nízkej rýchlosti a potom 1 minútu a 30 sekúnd pri vysokej rýchlosti (120 otáčok/minúta). Do získanej predzmesi sa potom pri nízkej rýchlosti otáčania mixéra zabudujú vlákna.

Odmerali sa mechanické vlastnosti a tvárnosť získaného kompozitu. Získané výsledky sú uvedené v nasledujúcej tabuľke 7.

Tabuľka 7

	Pevnosť v ohybe po 18 dňoch (MPa)	Tvárnosť.
Kowpoíit na báze polypropylénových vláken	7,5	dobré

V priebehu tuhnutia je možné pozorovať odlučovanie granulátov: voda stúpa hore k povrchu kompozitu, zatiaľ čo granuláty majú tendenciu akumulovať sa v spodnej časti kompozitu.

Príklad 6 „Fosfohorečnatý“ kompozit so zrážanou silikou

Fosfohorečnatý kompozit sa pripraví spôsobom opísaným v príklade 5 s výnimkou spočívajúcou v tom, že väzobná fáza dodatočne zahŕňa 5 % hmotnosti zrážanej siliky, vzťahujúc na celkovú hmotnosť väzobnej fázy.

Aj v tomto príklade boli stanovené mechanické vlastnosti a tvárnosť získaného kompozitu. Získané výsledky sú uvedené v nasledujúcej tabuľke 8.

Tabuľka 8

	Pevnosť v ohybe po 18 dfioch (MPa)	Tvárnosť
KOTpozit na báze polypropylénových vláken	8	vysoká

V priebehu tuhnutia nebolo pozorované odlučovanie granulátov.

Porovnávací príklad 7

Fosfohorečnatá malta s nedeaglomerovateľnou silikou

Pripraví sa fosfohorečnatá malta, ktorá má rovnaké zloženie ako malta z príkladu 2 s výnimkou spočívajúcou v tom, že sa silika T38AB použitá ako anorganická zlúčenina vo väzobnej fáze nahradí produktom Zeosil Z160, čo je zrážaná silika uvedená na trh firmou Rhone-Poulenc a tvorená aglomerátmi majúcimi veľkosť 200 pm.

Tieto silikové aglomeráty nedeaglomerujú v prípade, keď sú zmiešané iba s vodou.

V tomto prípade je možné pozorovať, že pri malte pripravenej z tejto väzobnej fázy dochádza k demixážnemu javu a k odlučovaniu granulátov.

Porovnávací príklad 8 Fosfohorečnatá malta s kremennou múčkou s veľkosťou častíc väčšou ako 0,1 pm

Pripraví sa fosfohorečnatá malta, ktorá má rovnaké zloženie ako malta z príkladu 2 s výnimkou spočívajúcou v tom, že sa silika T38AB použitá ako anorganická zlúčenina vo väzobnej fáze nahradí kremennou múčkou (veľmi jemne mletý piesok), ktorá má formu častíc majúcich strednú veľkosť väčšiu ako 0,1 pm.

Porovnávací príklad 9 Fosfohorečnatá malta s dymivou silikou majúcou veľkosť častíc väčšiu ako 0,5 pm

Pripraví sa fosfohorečnatá malta, ktorá má rovnaké zloženie ako malta z príkladu 2 s výnimkou spočívajúcou v tom, že sa silika T38AB použitá ako anorganická zlúčenina vo väzobnej fáze nahradí dymivou silikou, ktorej častice majú strednú veľkosť častíc väčšiu ako 0,5 pm. V tomto prípade je možné pozorovať, že pri malte pripravenej z tejto väzobnej fázy dochádza k demixážnemu javu a k odlučovaniu granulátov.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Fosfohorečnatý cement získaný zmiešaním vody a väzobnej fázy na báze aspoň jednej zlúčeniny fosforu, aspoň jednej zlúčeniny horčíka a aspoň jednej anorganickej zlúčeniny, vyznačujúci sa tým, že anorganická zlúčenina je zavedená vo forme:

- buď častíc majúcich veľkosť menšiu ako 0,1 pm,

- alebo agregátov majúcich veľkosť menšiu ako 0,1 pm,

- alebo aglomerátov aspoň čiastočne schopných deaglomerácie v priebehu miešania uvedenej väzobnej fázy a vody na častice majúce veľkosť menšiu ako 0,1 pm alebo na agregáty majúce veľkosť menšiu ako 0,1 pm.

2. Fosfohorečnatý cement podľa nároku 1, v y z n a čujúci sa tým, že anorganická zlúčenina je zavedená vo forme aglomerátov, ktorých veľkosť sa najviac rovná 60 pm.

3. Fosfohorečnatý cement podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že anorganickou zlúčeninou je silika.

4. Fosfohorečnatý cement podľa nároku 3, v y z n a čujúci sa tým,že silika je zavedená vo forme aglomerátov majúcich veľkosť menšiu ako 50 pm, pričom tieto aglomeráty sú tvorené agregátmi majúcimi veľkosť menšiu ako 0,1 pm.

5. Fosfohorečnatý cement podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že anorganickou zlúčeninou je oxid titaničitý, oxid hlinitý, oxid zirkoničitý, oxid chromitý, uhličitan vápenatý, mastenec, sľuda, kaolín, wollastonit, bentonit alebo metakaolín.

6. Fosfohorečnatý cement podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že väzobná fáza obsahuje 1 až 15 hmotnostných dielov anorganickej zlúčeniny na 100 hmotnostných dielov väzobnej fázy.

7. Fosfohorečnatý cement podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že obsahuje granuláty.

8. Fosfohorečnatý cement podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že množstvo granulátov predstavuje najviac 1000 hmotnostných dielov na 100 hmotnostných dielov väzobnej fázy.

9. Fosfohorečnatý cement podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že obsah vody predstavuje najviac 50 % hmotnosti, vzťahujúc na hmotnosť väzobnej fázy.

10. Použitie fosfohorečnatého cementu podľa niektorého z nárokov 1 až 9 ako malty alebo zálievkovej alebo injektážnej malty.

11. Použitie fosfohorečnatého cementu podľa niektorého z nárokov 1 až 9 na vytváranie základových povrchov, na prípravu mált určených na opravy a tesnenia, na výrobu obkladových panelov, na opravy vystužených betónových štruktúr a na výrobu žiaruvzdorných zmesí.

12. Kompozitný materiál na báze fosfohorečnatého cementu podľa niektorého z nárokov 1 až 9 a vláken.

13. Kompozitný materiál podľa nároku ^vyznačujúci sa tým, že obsah vláken predstavuje 1 až 10 % hmotnosti, vzťahujúc na hmotnosť väzobnej fázy fosfohorečnatého cementu.