SK288420B6 - Spôsob výroby cementovej zmesi - Google Patents

Spôsob výroby cementovej zmesi Download PDF

Info

Publication number
SK288420B6
SK288420B6 SK50062-2012A SK500622012A SK288420B6 SK 288420 B6 SK288420 B6 SK 288420B6 SK 500622012 A SK500622012 A SK 500622012A SK 288420 B6 SK288420 B6 SK 288420B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
cement
grinding
strength
complex
compr
Prior art date
Application number
SK50062-2012A
Other languages
English (en)
Other versions
SK500622012A3 (sk
Inventor
Konstantin Sobolev
Pavel Martauz
Ivan Tiso
Ferdinand Gach
Original Assignee
Považská Cementáreň, A.S.
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 Považská Cementáreň, A.S. filed Critical Považská Cementáreň, A.S.
Priority to SK50062-2012A priority Critical patent/SK288420B6/sk
Priority to DE201310114824 priority patent/DE102013114824A1/de
Publication of SK500622012A3 publication Critical patent/SK500622012A3/sk
Publication of SK288420B6 publication Critical patent/SK288420B6/sk

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/48—Clinker treatment
    • C04B7/52—Grinding ; After-treatment of ground cement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
    • C04B18/028—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates temporarily agglomerated, e.g. agglomerates which fall apart during mixing with the other mortar or concrete ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00008—Obtaining or using nanotechnology related materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/05—Materials having an early high strength, e.g. allowing fast demoulding or formless casting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

Spôsob výroby cementovej zmesi obsahujúci kombinovanie komplexnej prímesi tvorenej minerálnou zložkou a vodným roztokom povrchového činidla so zložkou portlandského cementu miešaním alebo mletím, kde jednotlivé zložky komplexnej prímesi jednotlivé zložky portlandského cementu sú samostatne dávkované do štandardného mlyna na mletie cementu a následne spoločne mleté, pričom minerálna zložka komplexnej prímesi je reaktívny prášok na báze SiO2 a povrchové činidlo je kvapalný superplastifikátor na báze modifikovaných polykarboxylátových polymérov.

Description

Tento vynález sa týka spôsobu výroby cementovej zmesi a cementovej zmesi vyrobenej týmto spôsobom.
Doterajší stav techniky
Bol vyvinutý nový typ cementu mletý spolu s komplexnými prímesami, ktorý má veľmi vysokú pevnosť a môže byť vyrábaný s veľmi nízkym obsahom slinku (Sobolev, K. a Podmore, C., VICON: The Next Big Thing, Global Cement Magazíne, Jún 2001, str. 14-15, 2001). Výrobné techniky využívajú v procese mletia cementu špeciálnu prímes, ktorá významne zlepšuje vlastnosti cementu. Tento prístup vyústil do vývoja nového vysoko výkonného cementu.
Podľa navrhovanej technológie prídavok reaktívnej silikátovej komplexnej prímesí je realizovaný počas mletia portlandského cementu. Teda slinok je mletý v guľovom mlyne spolu s minerálnou komplexnou prímesou, mlecími prísadami, sadrovcom a nov vynájdenou prímesou. Výsledkom toho je, že vysokovýkonný cement môže dosiahnuť vysokú skorú 1-dňovú pevnosť v tlaku až 44 MPa a vysokú 28-dňovú pevnosť v tlaku až do 95 MPa. Výsledný vysokovýkonný cement je potom dostupný na výrobu vysokovýkonného betónu.
V takomto cemente môže byť množstvo slinku výrazne znížené. Až 70 % cementu môže byť nahradené lacnejšími miestnymi prísadami: pieskom, vápencom, prírodnými puzolánovými alebo vulkanickými materiálmi, popolčekom, granulovanou vysokopecnou troskou, a navyše aj odpadovou keramikou alebo sklom. Všetko toto môže byť použité ako lacné miestne prírodné minerálne prísady. Použitie granulovanej vysokopecnej trosky, okrem vysokej pevnosti a odolnosti proti síranom, navyše poskytuje vynikajúcu chemickú odolnosť a odolnosť proti vysokým teplotám.
Predchádzajúci patent od Soboleva a kol. US 2003/0188669 Al opisuje rodinu komplexných prímesí, ich výrobu a spôsob ich použitia v cemente a technológii betónu. Tento spôsob umožňuje výrobu vysoko pevnostných a extrémne odolných cementových systémov, ako aj cementových systémov so špeciálne navrhnutými vlastnosťami, a rovnako aj lacnejších ekologických cementov s vysokými obsahmi minerálnych prímesí. Použitie komplexných prímesí zabezpečuje zvýšenie pevnosti v tlaku cementových materiálov až do 145 až 180 MPa a/alebo umožňuje zavádzanie veľkých množstiev, až do 70 %, minerálnych miestnych prírodných prímesí do cementovej zmesi. Suchá a/alebo polosuchá prímesová zmes a výrobný proces využíva výhodu priaznivej kombinácie sorbentov s aktívnym oxidom kremičitým a prísadami na zníženie obsahu vody/širokospektrálnymi prísadami na zníženie obsahu vody (water reducers WR/high range water reducers HWR). Hlavným kritériom pre výber sorbentov je ich kompatibilita s cementovým systémom, najmä pre dlhodobý účinok. Priaznivá kombinácia sorbentu - prísady na zníženie obsahu vody - umožňuje vytváranie širokej škály univerzálnych a superefektívnych komplexných modifikátorov prímesí pre cementový systém. Spôsob použitia komplexných prímesí v technológií cementu a betónu umožňuje vyrábať vysokopevnostné a vysokoodolné cementové systémy, ako aj cementové systémy so špeciálne určenými vlastnosťami. Výber špeciálnych minerálnych prímesí, napríklad s veľkou hustotou, chemickou, tepelnou alebo abrazívnou odolnosťou, tepelnou rozťažnosťou, elektrickou vodivosťou atď. umožňuje vyrábať cementové systémy so špeciálne určenými a jedinečnými vlastnosťami.
Je známa informácia o suchej alebo polosuchej komplexnej prímesí pre cementové systémy obsahujúcej povrchové činidlá, napr. prísadu na znižovanie obsahu vody alebo širokospektrálnu prísadu na znižovanie obsahu vody, vo vodnom roztoku a sorbent s aktívnym oxidom kremičitým. V tejto komplexnej prímesí je takýto sorbent vybraný z materiálov s jemným alkalický reaktívnym nekryštalickým oxidom kremičitým ako popolček, popol z otrúb, zeolit, kremičitý úlet, bentonit, aktivovaný kaolín, montmorilonit, diatomit a takýto sorbent je vybraný z melamím sulfonátových, naftalén formaldehydových, a polyakrylátových prímesí alebo ich zmesí (vrátane iných prímesí) sú použité ako povrchové činidlo. Ďalšie chemické alebo minerálne prímesí môžu byť použité pre zmes komplexnej prímesí, ako sú vysokoporézny ľahký piesok, anorganické alebo organické soli alebo hydroxidy, mlecie prísady atď.
Výrobný proces suchej alebo polosuchej komplexnej prímesí zahŕňa miešanie zložiek v normálne alebo vysokorýchlostnom miešači vretenového alebo planétového typu, vo vibračných miešačoch alebo mlynoch, ako aj vzduchových prúdových miešačoch a mlynoch. Dodatočná granulácia, sušenie, lisovanie, extrudovanie, drvenie, kalandra vanie je použitá na konečnú úpravu prímesovej zmesi.
Dokument US 2004/0089203 Al, Ronina V. opisuje spôsob výroby zmesového cementu, kde cement obsahuje portlandský cement miešaný s mikroplnivom a prísadou na znižovanie obsahu vody na suchú cementovú zmes a jemné doplnkové cementové materiály vybrané z materiálov ako vysokopecná troska, popol, kremeň, silika, amorfný oxid kremičitý, vápenec a recyklovaný betón.
Doplnkové materiály sú v prvom kroku mleté na sucho na merný povrch aspoň 1000 cm2/g (podľa Blainea) a v druhom kroku sú doplnkové mleté materiály vystavené spoločne mleté na sucho s aspoň 20 % hmotn. vysokoreaktívnej cementovej zmesi, aby sa dosiahol merný povrch aspoň 3000 cm2/g (podľa Blainea). V tejto kompozícii vysokoreaktívna cementová zmes obsahuje cement, aspoň jednu z SiO2 obsahujúcich zložiek mikroplniva a činidlo na znižovanie obsahu vody v práškovej forme; uvedená zmes bola predtým mletá s použitím vibračného mlecieho prostriedku, takže cementové častice sú vystavené veľkému množstvu nárazov, čoho výsledkom je zvýšenie povrchovej energie a chemickej reaktivity cementu. Týmto zmesový cement obsahuje od 20 % až do 80 % hmotn. takejtovysoko reaktívnej cementovej zmesi. Spôsob výroby betónovej zmesi zo zmesového cementu obsahuje ako prvé kroky prípravy zmesového cementu a ako druhé krok miešania zmesového cementu s vodou, hrubým kamenivom a/alebo pieskom a prípadne s činidlom na znižovanie obsahu vody a prevzdušňovacou prísadou.
Triedy pevnosti v tlaku pre konvenčný normálny a ťažký betón podľa EN 206- 1:2000 sú od C 8/10 do C 100/115 s minimálnou charakteristickou kubickou pevnosťou fck, cube od 10 N/mm2 (MPa) do 115 N/mm2. Triedy pevnosti v tlaku pre ľahký betón podľa EN 206-1:2000 sú od LC 8/9 do LC 80/88, s minimálnou charakteristickou kubickou pevnosťou fck, cube od 9 N/mm2 do 88 N/mm2. Ľahký betón vyžaduje ľahké porézne kamenivá, ktoré môžu byť vybrané z prírodných spracovaných materiálov (napríklad, expandovaný íl, expandovaná bridlica alebo expandovaná ílovitá bridlica), vedľajších produktov (napríklad penová troska alebo spekaný práškový popolček) alebo nespracovaných materiálov (napríklad pemza).
Medzi konvenčným betónom s normálnou pevnosťou a vysokopevnostným betónom nie je presná deliaca hranica, ale zvyčajné ohraničenie je určené stanovené na približne 50 MPa (tabuľka 1).
Tabuľka 1 Zatriedenie pevnosti a parametre betónu
Parameter Konvenčný betón V ysokopevnostný betón Veľmi vysokopevnostný betón Ultra vysokopevnostný betón
Pevnosť, MPa <50 50 až 100 100 až 150 > 150
Pomer voda - cement >0,45 0,45 až 0,30 0,30 až 0,25 <0,25
Chemické prímesi Nevyžadované, môžu byť použité plastifikátory Plastifikátory, superplastifikátory Superplastifikátory Superplastifikátory
Minerálne prímesi Nevyžadované, môžu byť použité puzolány, popolček, troska Popolček, kremičitý úlet Kremičitý úlet Kremičitý úlet, nanosilika
Na výrobu ultra vysokopevnostného betónu majúceho pevnosti v tlaku 100 N/mm2 alebo vyššie je potrebné znížiť pomer voda - cementový materiál (V/C) pod 0,25, pričom je zabezpečené, že je zachovaná spracovateľnosť prostredníctvom prídavku superplastifikátorov.
Ultra vysokovýkonný betón (UHPC), tiež známy ako reaktívny práškový betón (RPC), je vysokopevný, ohybný materiál vyrábaný kombináciou vysokovýkonnej ocele alebo organických vlákien s cementovou matricou tvorenou portlandským cementom, kremičitým úletom, nanosilikou, kremennou múčkou, širokospektrálnou látkou na znižovanie obsahu vody (superplastifikátor), vodou a jemným kremičitým pieskom. Po tepelnej úprave ultra vysokovýkonný betón poskytuje pevnosti v tlaku až do 200 MPa (bežne 120 až 150 MPa) a pevnosť v ohybe až do 50 MPa (bežne 15 až 25 MPa), modul pružnosti 45 až 50 GPa. Správanie v ohybe tohto materiálu je kľúčovým parametrom poskytujúcim schopnosť deformácie a schopnosť zniesť zaťaženia na ohyb a ťah aj po počiatočnom vytvorení trhlín. Použitie UHPC/RPC na stavbu je príťažlivé z dôvodu samozhutúovacej schopnosti materiálu a odstránenia potreby sekundárnej oceľovej výstuže.
Podstata vynálezu
Spôsob výroby cementovej zmesi podľa tohto vynálezu obsahuje (a) kombinovanie minerálnej zložky s vodným roztokom povrchového činidla (povrchovoaktívna zložka) na vytvorenie komplexnej prímesi; (b) kombinovanie uvedenej prímesi so zložkou portlandského cementu v pomere cementová zložka k prímesi približne 10000 : 1 až 1 : 10, na vytvorenie cementovej zmesi, kde krok (b) obsahuje kombinovanie uvedenej komplexnej prímesi s uvedenou cementovou zložkou miešaním alebo mletím.
Podstata spôsobu výroby cementovej zmesi podľa tohto vynálezu spočíva v tom, že jednotlivé zložky komplexnej prímesi jednotlivé zložky portlandského cementu sú samostatne dávkované do štandardného mlyna na mletie cementu a následne spoločne mleté, pričom minerálna zložka komplexnej prímesi je reaktívny prášok na báze SiO2 a povrchové činidlo je kvapalný superplastifikátor na báze modifikovaných polykarboxylátových polymérov.
Najvýhodnejšie je ak, štandardný mlyn na mletie cementuje priemyselná mlecia jednotka pozostávajúca z dvoch guľových mlynov, jedného na predmieľanie a jedného na jemné mletie, reaktívny prášok na báze
S1O2 je kremičitý úlet, pričom kremičitý úlet je dávkovaný priamo do vstupu mlyna na jemné mletie a kvapalný superplastifikátor na báze modifikovaných polykarboxylátových polymérov je dávkovaný navrch surovín do vstupu predmieľacieho mlyna.
Portlandský cement obsahuje aspoň jednu z nasledujúcich ingrediencií: (i) portlandský slinok obsahujúci jednu kombináciu alebo viac kombinácií kalcium silikátov a/alebo kalcium aluminátov a/alebo jeden druh alebo viac druhov kalcium sulfátu; (ii) portlandský cement; (iii) cement so stredným vývojom tepla pri tuhnutí; (iv) cement s vysokou skorou pevnosťou; (v) cement s nízkym hydratačným teplom; (vi) síranovzdorný cement; (vii) biely portlandský cement; (viii) zmesový cement; (ix) portlandský troskový cement; (x) portlandský puzolánový cement; (xi) expanzívne cementy (napr. cement typu K); (xii) vysoko hlinitanový cement; a (xiii) cementy pre ropné vrty.
Uvedená minerálna zložka je vybraná zo skupiny zahŕňajúcej: (i) portlandský cement alebo slinok (podobný ako uvedený v i až xiii); (ii) jednu kombináciu alebo viac kombinácií kalcium silikátov a/alebo kalcium aluminátov; (iii) jeden druh alebo viac druhov kalcium sulfátu; (iv) nanomateriály a/alebo keramiku na báze alebo obsahujúcu kovy, uhlík, uhličitany, oxidy; a (v) reaktívne prášky na báze SiO2.
Uvedená nanomateriálová zložka je vybraná zo skupiny, ale neobmedzená na túto skupinu, zahŕňajúcej: (i) nano SiO2, nano TiO2, nano SnO2, nano Fe2O3, nano Zr2O3, nano ZrO2, nano A12O3, nano CaCO3, nano MgCO3, nano CaMg(CO3)2, nano FeCO3, nano BaSO4; (ii) nano íl; uhlíkové alebo hlinitokremičité nanotrubičky/nanovlákno; (iv) nanocement/nano C-S-H; a/alebo (v) ich zmesi a/alebo zlúčeniny.
Uvedené reaktívne prášky na báze SiO2 sú jemné alkalický reagujúce nekryštalické oxid kremičitý obsahujúce materiály, ktoré sú vybrané zo skupiny zahŕňajúcej popolček (napr. kremičitý alebo vápenatý), fluidný popolček, popolček z odpadových kalov, popolček z buničiny, popol z ryžových otrúb, zeolit, kremičitý úlet, bentonit, aktivovaný kaolín, metakaolín, íl, tepelne aktivovaný íl, slieň, montmorilonit a diatomit a iné prírodné/vyrobené materiály obsahujúce aspoň 1 % amorfného SiO2.
Mletie poskytuje zmenšenie veľkosti častíc, homogenizáciu a/alebo mechanicko-chemickú aktiváciu. Počas mletia je do cementovej zmesi pridávaný sadrovec a/alebo anhydrid, a/alebo kalcium sulfát hemihydrát. Častice cementu môžu byť zmenšené na mikrónové, submikrónové a nanorozmery; zmes tu môže byť ďalej modifikovaná prídavkom nanočastíc a nanotrubičiek rôzneho zloženia/pôvodu.
Mlecie prísady môžu byť použité ako zložka komplexnej prímesí alebo môžu byť použité na mletie, superjemné mletie a mechanicko-chemickú aktiváciu. Účinok urýchlenia mletia pomocou mlecích prísad je dosiahnutý z dôvodu zníženia zhlukovania a povrchového napätia, pretože častice sa ľahko zhlukujú počas jemného mletia alebo po pridaní jemného prášku. Mlecie prísady sú zvyčajne tekuté produkty, bežne vyrábané ako vodné roztoky organických zlúčenín s vysokou hustotou náboja, ako sú glykoly, estery glykolov (glykolové zlúčeniny sú napr. etylénglykol, dietylénglykol), amíny, alkánoamíny (alifatické amíny, ako sú trietyléntetramín, tetraetylénpentamín a aminoalkoholy, ako sú dietanolamín, trietanolamín, tri-izopropanolamín, komplexnejšie zlúčeniny, ako sú aminoetyletanolamín a hydroxyetyldietyléntriamín), aminoacetátové soli a/alebo karboxyláty alkánoamínov, fenoly a driváty fenolu, soli mastných kyselín atď. Mlecie prísady môžu byť pridávané ako zložka hlavnej zmesi. Mlecie prísady sú zložené z polárnych organických zlúčenín, ktoré usporiadavajú ich dipóly, takže nasycujú náboje na novovytvorenom povrchu častice, pričom znižujú opätovné zhlukovanie. Tieto polárne zlúčeniny interagujú s cementovými zrnami, buď nevratnou fyzickou absorpciou alebo chemickou reakciou s cementovými soľami, za podpory vysokých teplôt cez 100 °C, ktoré sa dosahujú vnútri mlyna počas mlecieho procesu. Z dôvodu ich polárnej podstaty sú takéto zlúčeniny výhodne absorbované na reaktívnych stredoch cementových povrchov vytvorených rozpadom elektrovalečných väzieb, a tým znižujú sily povrchovej energie, ktoré spôsobujú zhlukovanie novovytvorených cementových častíc. Následné zníženie síl povrchovej energie spôsobuje suchú disperziu cementu, ktorá naopak zvyšuje fluiditu cementu a významne znižuje retenčný čas mlynu a je veľmi užitočná pri mechanicko-chemickej aktivácii.
Mlecie prísady podľa vynálezu majú pomocnú funkciu pre superjemné mletie a mechanicko-chemickú aktiváciu komplexnej prímesí a cementovej zmesi.
Intenzívne mletie môže aktivovať viaczložkové systémy mechanicko-chemicky, cez zmenšovanie veľkosti častíc, vytváraním povrchových defektov a elektrostatickými nábojmi. Toho výsledkom je materiál so zvýšenou povrchovou voľnou energiou, a tým zvýšenou reaktivitou. Mechanická energia je prenášaná prostredníctvom normálových a sklzových napätí pôsobiacich na povrchoch pevného materiálu. Účinok tohto zvonka aplikovaného napäťového poľa je nárast napäťového poľa v pevnej hmote. Napäťové pole sa prejavuje cez rôzne prejavy, ako sú prechody atómov z rovnovážnych stabilných stavov v uzloch kryštálovej mriežky, zmeny dĺžok a uhlov väzieb, a niekedy, excitácia elektrónového subsystému. Toto naopak podmieňuje vznik metastabilných štruktúr, ktoré musia uvoľniť časť naakumulovanej energie, aby sa dostali do stabilnejšieho termodynamického stavu. Dochádza k viacstupňovému modelu rozptylu energie tak, že môžu pokračovať fázové prechody a mechanicko-chemické reakcie. Časť poskytnutej mechanickej energie je zadržiavaná pevným materiálom vo forme prebytočnej energie. V podstate je táto energia viazaná na trvácne metastabilné stavy, ktoré sú po mechanickom spracovaní zachované v aktivovanom materiáli. Táto prebytočná energia môže byť uvoľňovaná veľmi pomaly, podľa postupu nevratných procesov dosahujúcich termodynamickú rovnováhu. Z makroskopiského pohľadu, uvoľňovanie energie nastáva podľa troch mechanizmov, teplo, plastická deformácia a prerušenie chemických väzieb (mechanicko-chemická reakcia). Relatívna rýchlosť procesov uvoľňovania energie a aplikovanie napäťového poľa hrá dôležitú úlohu v určovaní konečných vlastností mletého produktu.
Hlavná časť dodanej energie je premenená na teplo. Koncentrácia napäťového poľa na určitých miestach kryštálu môže viesť k rozdrveniu kryštálu, a tým k vytvoreniu nového povrchu. Opakovanie tohto javu vyvoláva zmenšovanie veľkosti kryštálu (zmenšovanie veľkosti častice) na určité kritické hodnoty. Ďalšie dodanie energie vedie k akumulácii porúch do vnútra kryštálu alebo na jeho povrchu, aby nakoniec viedlo k úplnej amortizácii. Transformácia kryštálu do amorfnej fázy vedie k mechanickej a termodynamickej destabilizácii a kolapsu kryštálovej mriežky. Mechanická energia kontinuálne zvyšuje koncentráciu porúch kryštálu až na kritickú hodnotu, za ktorou je amorfná fáza termodynamicky stabilnejšia ako kryštalická. Proces amortizácie zahŕňa vytváranie porúch, ako sú bodové poruchy (napr. interstície a vakancie), čiarové poruchy (napr. hranové a skrutkové dislokácie), plošné poruchy (napr. hrany zŕn a povrchy kryštálu), a anomálna distribúcia bodových porúch. Amortizácia kryštálu začína na tenkej povrchovej vrstve a potom postupuje dovnútra a nastáva metastabilná polymorfná štruktúra. Keď nastane prerušenie chemických väzieb, môže to viesť k mechanicko-chemickej reakcii. Teda, mechanicko-chemická aktivácia je charakterizovaná akumuláciou porúch (proces amorťtzácie), vytváraním polymorfných štruktúr a výskytom chemických reakcií v pevnom skupenstve. Dodaná mechanická energia robí materiál metastabilným a umožňuje vznik aktivovaného materiálu.
Podľa vynálezu mechanicko-chemická aktivácia zabezpečuje vznik aktivovaného materiálu s väčšinou aktívnych centier zachovaných na hydratáciu a interakciu s nanomateriálmi, chemickými a minerálnymi prímesami, čoho výsledkom je vytvorenie priaznivej cementovej zmesi. Aktívne centrá sú vhodné na absorpciu superplastifikátorov, látok na znižovanie obsahu vody, spomaľovače tuhnutia, urýchľovače tuhnutia, prímesí na viazanie vzduchu a nanočastíc a na vytváranie aktívnych nanovrstiev. Aktívne centrá zodpovedajú za zrýchlenú hydratáciu cementových častíc, na podporovanie zosilnenej vnútornej nanoväzby medzi produktmi hydratácie.
Chemické prímesi sú rôzne zlúčeniny s rozdielnymi účinkami a použitiami. Plastifikátory a superplastifikátory sú určené a pridávané do betónu na účely riadenia spracovateľnosti a tekutosti a zníženia obsahu vody vo veľkej miere. Plastifikátory a superplastifikátory sú zvyčajne lignosulfonáty, sulfonovaný melamínformaldehydový kondenzát, sulfonovaný naftalén-formaldehydový kondenzát, polykarboxylátové éterové kopolyméry, polyakryláty, polystyrén sulfonáty, polyméry a oligoméry; urýchľovače sú zvyčajne anorganické soli ako dusičnan vápenatý, chlorid vápenatý; spomaľovače sú založené na cukroch, hydrokarboxylových kyselinách a polysacharidoch; prímesi na viazanie vzduchu sú založené na povrchových činidlách, ako sú soli drevných živíc, syntetické detergenty, soli ropných kyselín, a mastné a živicové kyseliny a ich soli.
Mechanika pôsobenia základných plastifikačných prímesí do betónu je elektrostatická pri melamín- a naftalínsulfonátoch, elektrostatická a sterická pri polykarboxylátových éteroch, elektrostatická, sterická a tribologická pri polykarboxylátových éteroch v kombinácii so stabilizátormi.
Výhoda použitia polykarboxylát éterových superplastifikátorov je z dôvodu elektrostatickej odpudivosti prenosom pozitívne nabitých povrchov (z dôvodu sorpcie disociovaných hlavných reťazcov polymérov) so sterickou odpudivosťou pridanou dodatočnými bočnými reťazcami. Pridaním stabilizátora je možné dosiahnuť ďalšie zvýšenie tekutosti, pretože klzné povrchy sa vytvárajú na dotykových plochách medzi jednotlivými pevnými časticami, ktoré ďalej znižujú vnútorné trenie suspenzie (tribologický efekt). Prvé produkty hydratácie môžu rásť v priestore medzi dvoma stéricky rozdelenými cementovými zrnami bez tohto, aby podstatne ovplyvňovali tok suspenzie. Doba silnej počiatočnej plastifikácie a predĺženej spracovateľnosti čerstvého betónu môže byť upravená zmenou pomeru dĺžky hlavných reťazcov k bočným reťazcom.
Komplexná prímes so superplastifikátormi môže mať v betóne podobný účinok. Použitie superplastifikátorov v komplexných prímesiach zvyšuje aktívny povrch častíc, zlepšuje rozptyl častíc vrátane nanočastíc a nano trubičiek v cementovej zmesi.
Keď sa cement dostane do kontaktu s vodou, dôjde k vytvoreniu gélu na povrchu zrna. Tento komplexný sulfoaluminát hydrát gél vytvára bariérový efekt a riadi rozpúšťanie a hmotnostný tok medzi vnútornou časťou cementového zrna a vodou medzi zrnami, čím riadi hydratáciu silikátových fáz. Tento gél sa postupom času vyvíja, získava štruktúru a vytvára koloidné kryštály, ktoré spájajú cementové zrná (obrázok 1). Prísady a prímesi použité v cementovej paste interagujú s týmto gélom pričom modifikujú jeho štruktúru z hľadiska kvantity a kvality; tieto modifikácie závisia tiež na chemickom zložení cementu. Po počiatočnej fáze sa gél transformuje na kalcium silikát hydrát (C-S-H) a ettringitové formy. Tieto štruktúry prispievajú k mechanickým vlastnostiam cementu.
Dobre rozptýlené nanočastice fungujú ako centrá kryštalizácie cementových hydrátov, čím urýchľujú hydratáciu. Xano-SiCť je vo vylepšovaní pevnosti mált a betónu účinnejšie ako kremičitý úlet. Xano-SiCť častice zaplňujú póry a tiež znižujú obsah Ca(OH)2 v produktoch hydratácie. Tieto účinky sú zodpovedné za zlepšenie mechanických vlastností mált s nanočasticami a znižujú mikrotrhliny. Nanočastice prispievajú k vytváraniu malých jednotných zhlukov C-S-H gélov a malých kryštálov Ca(OH)2 a etringitu. Nano-SiO2 sa zúčastňuje puzolánových reakcií, ktorých výsledkom je spotreba Ca(OH)2 a tvorba ďalšieho C-S-H gélu. Nanočastice zlepšujú štruktúru kontaktnej zóny kameniva, čoho výsledkom je lepšia väzba medzi kamenivom a cementovou pastou. Zastavovanie trhlín a previazanie medzi klznými rovinami vytvorenými nanočasticami zlepšujú odolnosť, strihovú pevnosť, pevnosť v ťahu a pevnosť v ohybe cementových materiálov. Kombinácia nano-SiO2 a mikro-SiO2 zabezpečuje najlepšie možné zhutnenie portlandského cementu.
Kombinácia chemických prímesí a častíc portlandského cementu s nano- a mikroveľkosťou zabezpečuje dobrú tekutosť vysokopevnostného a ultra vysokopevnostného betónu, ktorá môže byť dosiahnutá pri veľmi nízkych pomeroch vody cementového spojiva. Tekutosť vysokopevnostného betónu a ultra vysokopevnostného betónu pri nízkom pomere vody a cementového spojiva je významne ovplyvnená zložením, štruktúrou a morfológiou organo-minerálnych nanovrstiev a nanomriežok (keď sú funkčné skupiny pripojené len na aktívne centrá).
Tvorba C-S-H gélov a spotreba Ca(OH)2 má za následok zlepšenie hydratačného procesu a ďalší vývoj pevností môže byť dosiahnutý použitím vápenatých materiálov, ako sú pálený íl, panvová troska, vápenatý popolček, fluidný popolček. Vápenaté materiály môžu byť mechanicko-chemicky aktivované v suchej alebo kvapalnej (vodnej) forme za použitia mlecích prísad a/alebo chemických prímesí s nano- a/alebo mikročasticami, ako sú SiO2 na účely deponovania aktívnych C-S-H gélov na povrchu častíc; takto aktivované vápenaté materiály môžu byť spolu ďalej spracované na hydratovaný produkt obsahujúci C-S-H gély a Ca(OH)2 autoklávovaním.
Zmes portlandského cementu podľa vynálezu je spojivo so zvýšenou vnútornou väzbou medzi produktmi hydratácie riadenou a prispôsobenou v nanomierke, ako aj spojivo modifikované polymérnymi časticami s nano veľkosťou, ich roztokmi/emulziami a/alebo polymérnymi nanovrstvami.
Vyvinutá cementová zmes vykazuje vysokú skorú pevnosť a veľmi vysokú konečnú pevnosť, excelentnú trvanlivosť a odolnosť proti korózii, zlepšenú húževnatosť a deformačné vlastnosti; navyše môže byť zlepšená odolnosť, žiadne/malé zmršťovanie, nízka teplotná rozťažnosť a znížené vytváranie mikrotrhlín.
Navrhovaná cementová zmes a komplexné prímesí sú vhodné na aplikáciu v bežnom a ťažkom betóne s triedami pevnosti v tlaku začínajú od C30/37, a sú účinnejšie v triede betónu od C45/55. Navrhovaná cementová zmes je veľmi vhodná na aplikáciu vo vysokopevnostnom betóne a ultra vysokopevnostnom betóne podľa tabuľky 1.
Navrhovaná cementová zmes je tiež vhodná na aplikáciu v ľahkom betóne s triedami pevnosti v tlaku začínajúc od LC30/33, a sú účinnejšie v triede betónu od LC45/50.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Príklad 1
Príklad ukazuje účinok komplexnej prímesí, cementovú zmes a kvalitatívne vlastnosti vyvinutého cementu.
Tabuľka 2 Chemické zloženie cementových materiálov
Zmes (% hmotn.) Slinok GBFS FA FBFA SF MK
CaO 66,12 40,24 3,25 26,77 0,41 0,50
SiO2 21,70 39,13 51,53 32,26 96,40 52,48
A12O3 5,20 7,17 26,81 17,64 0,08 40,58
Fe2O3 2,94 0,29 7,39 6,85 0,06 1,23
MgO 1,22 10,04 2,07 1,32 0,35 0,31
Na2O 0,26 0,32 0,20 1,03 0,19 0,56
GBFS - granulovaná vysokopecná troska; FA - popolček (kremičitý); FBFA - fluidný popolček; SF - kremičitý úlet; MK- metakaolín; L.O.I. - strata žíhaním
Komplexná prímes bola pripravená predmiešaním a granuláciou kremičitého úletu a superplastifikátora na báze sodnej soli melamínovej živice v laboratórnom miešači počas 15 minút. Cementová zmes č. 1 bola pripravená spoločným mletím portlandského slinku, sadrovca a komplexnej prímesí v štandardnom guľovom mlyne počas 2 hodín; podiely cementu sú uvedené v tabuľke 3. Stredná veľkosť častíc (D50) mletého cementu, normálna konzistencia a počiatočné a konečné časy tuhnutia sú uvedené v tabuľke 3 a 1-, 2-, 7-, 28 a 90-dúové pevnosti v tlaku a ohybe mált skúšaných pri v/c pomere 0,4 (v/c - pomer voda/cement) sú uvedené v tabuľke 4.
Tabuľka 3 Podiely cementových materiálov a jemnosť (D50), normálna konzistencia, počiatočné a konečné časy tuhnutia vyvinutého cementu.
Slinok Sadrovec SF SMF D50 NC IST FST
% hmotn. % hmotn. % hmotn. % hmotn. μιη % min. min.
Ref. 93,60 6,40 - - 10,13 30,5 190 265
č. 1 84,92 6,84 6,38 1,86 12,69 18,9 114 189
NC - normálna konzistencia; IST - počiatočný čas tuhnutia a FST - konečný čas tuhnutia; Ref. - referenčná zmes; SMF - superplastifikátor na báze sodnej soli melamínovej živice
Tabuľka 4 Pevnosť v tlaku a ohybe po 1-, 2-, 7-, 28- a 90-tich dňoch.
pevnosť, MPa
1 deň 2 dni 7 dní 28 dní 90 dní
Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr.
Ref. 5,4 30,2 7,5 41,9 9,6 57,9 9,4 70,4 8,7 73,8
č. 1 6,0 50,4 8,9 59,8 13,4 67,0 12,6 82,7 13,8 91,6
Flex. - pevnosť v ohybe; Compr. - pevnosť v tlaku
Príklad 2
Príklad ukazuje účinok komplexnej prímesi, cementovú zmes a kvalitatívne vlastnosti vyvinutého cementu.
Komplexná prímes bola pripravená predmiešaním popolčeka, kremičitého úletu a superplastifikátora na báze sodnej soli kondenzátu naftalénového polyméru v laboratórnom miešači počas 15 minút. Cementová zmes č. 2 bola pripravená spoločným mletím portlandského slinku, sadrovca a komplexnej prímesi v štandardnom guľovom mlyne počas 2 hodín v podieloch uvedených v tabuľke 5. Stredná veľkosť častíc (D50) mletého cementu, normálna konzistencia a počiatočné a konečné časy tuhnutia sú uvedené v tabuľke 5 a 1 -, 2-, 7-, 28- a 90-dňové pevnosti v tlaku a ohybe mált skúšaných pri v/c pomere 0,4 (v/c - pomer voda/cement) sú uvedené v tabuľke 6.
Tabuľka 5 Podiely cementových materiálov a jemnosť (D50), normálna konzistencia, počiatočné a konečné časy tuhnutia vyvinutého cementu.
Slinok Sadrovec SF FA SNF D50 NC IST FST
% hmotn. % hmotn. % hmotn. % hmotn. % hmotn. μιη % min. min.
Ref. 93,60 6,40 - - - 10,13 30,5 190 265
č. 2 81,18 6,20 6,00 5,00 1,62 10,69 20,40 125 230
NC - normálna konzistencia a IST - počiatočný čas tuhnutia a FST konečný čas tuhnutia; Ref. - referenčná zmes na porovnanie; SNF - superplastifikátor na báze sodnej soli kondenzátu naftalénového polyméru.
Tabuľka 6 Pevnosť v tlaku a ohybe po 1-, 2-, 7-, 28- a 90-tich dňoch.
pevnosť MPa
1 deň 2 dni 7 dní 28 dní 90 dní
Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr.
Ref. 5,4 30,2 7,5 41,9 9,6 57,9 9,4 70,4 8,7 73,8
č. 2 7,0 57,5 9,5 64,8 12,8 81,9 14,2 86,9 16,6 96,5
Flex. - pevnosť v ohybe; Compr. - pevnosť v tlaku
Príklad 3
Príklad ukazuje účinok komplexnej prímesi, cementovú zmes a kvalitatívne vlastnosti vyvinutého cementu.
Komplexná prímes bola pripravená predmiešaním a granuláciou metakaolínu, kremičitého úletu a superplastifikátora na báze sodnej soli melamínovej živice v laboratórnom miešači počas 15 minút. Cementová zmes č.3 bola pripravená spoločným mletím portlandského slinku, sadrovca a komplexnej prímesi v štandardnom guľovom mlyne počas 2 hodín v podieloch uvedených v tabuľke 7. Stredná veľkosť častíc (D50) mletého cementu, normálna konzistencia a počiatočné a konečné časy tuhnutia sú uvedené v tabuľke 7 a 1 -, 2-, 7-, 28- a 90-dňové pevnosti v tlaku a ohybe mált skúšaných pri v/c pomere 0,4 (v/c - pomer voda/cement) sú uvedené v tabuľke 8.
Tabuľka 7 Podiely cementových materiálov a jemnosť (D50), normálna konzistencia, počiatočné a konečné časy tuhnutia vyvinutého cementu
Slinok Sadrovec SF MK SMF D50 NC IST FS
% hmotn. % hmotn. % hmotn. % hmotn. % hmotn. μιη % min. min.
Ref. 93,60 6,40 - - - 10,13 30,5 190 265
č. 3 81,10 6,10 4,00 7,00 1,80 9,52 19,60 100 170
NC - normálna konzistencia a IST - počiatočný čas tuhnutia a FST konečný čas tuhnutia; Ref. - referenčná zmes na porovnanie; SMF - superplastifikátor na báze sodnej soli melamínovej živice
Tabuľka 8 Pevnosť v tlaku a ohybe po 1-, 2-, 7-, 28- a 90-tich dňoch.
pevnosť MPa
1 deň 2 dni 7 dní 28 dní 90 dní
Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr.
Ref. 5,4 30,2 7,5 41,9 9,6 57,9 9,4 70,4 8,7 73,8
č. 3 8,4 64,4 11,6 76,7 13,2 88,7 16,6 102,8 20,7 105,2
Flex. - pevnosť v ohybe; Compr. - pevnosť v tlaku
Príklad 4
Príklad ukazuje účinok komplexnej prímesi, cementovú zmes a kvalitatívne vlastnosti vyvinutého cementu. Komplexná prímes bola pripravená predmiešaním a granuláciou fluidného popolčeka a kremičitého úletu a superplastifikátora na báze modifikovaných polykarboxylátových polymérov (PCE) v laboratórnom miešači počas 10 minút. Cementová zmes č. 4 bola pripravená spoločným mletím portlandského slinku. Sadrovca a komplexnej prímesi v štandardnom guľovom mlyne počas 2 alebo 3 hodín v podieloch uvedených v tabuľke 9. Stredná veľkosť častíc (D50) mletého cementu, normálna konzistencia a počiatočné a konečné časy tuhnutia sú uvedené v tabuľke 9 a 1-, 2-, 7-, 28- a 90-dňové pevnosti v tlaku a ohybe mált skúšaných pri v/c pomere 0,4 (v/c - pomer voda/cement) sú uvedené v tabuľke 10.
Tabuľka 9 Podiely cementových materiálov a jemnosť (D50), normálna konzistencia, počiatočné a konečné časy tuhnutia vyvinutého cementu.
Slinok Sadrovec SF FBFA PLE Dso NC IST FS
% hmotn. % hmotn. % hmotn. % hmotn. % hmotn. Ipm % min. min.
Ref. 93,60 6,40 - - - 10,13 30,5 190 265
č. 4 78,30 5,90 8,00 6,40 1,40 13,10 18,8 180 245
NC - normálna konzistencia a IST - počiatočný čas tuhnutia a FST konečný čas tuhnutia; Ref. - referenčná zmes na porovnanie; PLE - superplastifikátor na báze modifikovaných polykarboxylátových polymérov
Tabuľka 10 Pevnosť v tlaku a ohybe po 1-, 2-, 7-, 28- a 90-tich dňoch.
pevnosť MPa
1 deň 2 dni 7 dní 28 dní 90 dní
Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr.
Ref. 5,4 30,2 7,5 41,9 9,6 57,9 9,4 70,4 8,7 73,8
č. 4 6,2 44,2 8,2 51,7 12,4 70,5 13,2 78,2 12,7 86,9
Flex. - pevnosť v ohybe; Compr. - pevnosť v tlaku
Príklad 5
Príklad ukazuje účinok komplexnej prímesi, cementovú zmes a kvalitatívne vlastnosti vyvinutého cementu. Komplexná prímes bola pripravená predmiešaním kremičitého úletu a superplastifikátora na báze modifikovaných polykarboxylátových polymérov (PCE) v laboratórnom miešači počas 10 minút. Cementová zmes č. 5 bola pripravená spoločným mletím portlandského slinku, sadrovca, granulovanej vysokopecnej trosky a komplexnej prímesi v štandardnom guľovom mlyne počas 2 hodín s použitím podielov uvedených v tabuľke 11. Stredná veľkosť častíc (D50) mletého cementu, normálna konzistencia a počiatočné a konečné časy tuhnutia sú uvedené v tabuľke 11 a 1-, 2-, 7-, 28- a 90-dňové pevnosti v tlaku a ohybe mált skúšaných pri v/c pomere 0,4 (v/c - pomer voda/cement) sú uvedené v tabuľke 12.
Tabuľka 11 Podiely cementových materiálov a jemnosť (D50), normálna konzistencia, počiatočné a konečné časy tuhnutia vyvinutého cementu
Slinok Sadrovec SF GBFS PLE D50 NC IST FST
% hmotn. % hmotn. % hmotn. % hmotn. % hmotn. μιη % min. min.
Ref. 93,60 6,40 - - - 10,13 30,5 190 265
č. 5 35,00 6,70 7,00 50,00 1,30 12,55 20,10 210 295
NC - normálna konzistencia a IST - počiatočný čas tuhnutia a FST konečný čas tuhnutia; Ref. - referenčná zmes na porovnanie; PFE - superplastifikátor na báze modifikovaných polykarboxylátových polymérov
Tabuľka 12 Pevnosť v tlaku a ohybe po 1-, 2-, 7-, 28- a 90-tich dňoch.
pevnosť MPa
1 deň 2 dni 7 dní 28 dní 90 dní
Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr.
Ref. 5,4 30,2 7,5 41,9 9,6 57,9 9,4 70,4 8,7 73,8
č. 5 5,3 45,8 8,6 53,7 12,1 70,1 14,3 89,9 15,6 99,9
Flex. - pevnosť v ohybe; Compr. - pevnosť v tlaku
Príklad 6
Príklad ukazuje účinok komplexnej prímesi, cementovú zmes a kvalitatívne vlastnosti vyvinutého cementu.
Jednotlivé zložky komplexnej prímesi jednotlivé zložky portlandského cementu boli samostatne dávkované do mlyna a následne spoločne mleté. Samostatné dávkovanie a spoločné mletie boli uskutočnené s použitím priemyselnej mlecej jednotky pozostávajúcej z dvoch guľových mlynov (predmieľanie a jemné mletie) a separátora. V tomto prípade nebola komplexná prímes predmiešaná; takže všetky zložky boli dávkované samostatne: kremičitý úlet bol dodaný priamo do vstupu mlyna na konečné mletie a kvapalný PCE superplastifikátor bol dávkovaný navrch surovín do vstupu predmieľacieho mlyna. Ďalšie materiály boli dodávané s použitím jestvujúcich dávkovacích a dopravných systémov. Na uskutočnenie mechanicko-chemickej aktivácie bol pridaný kremičitý úlet a PCE prímes a boli mleté spoločne s ostatnými zložkami (boli pridané v rozsahu od 6,4 do 8,4 % pre SF a 1,4 do 1,9 % pre PCE) pri cieľových dávkach 1,5 a 6,4 % pre SF, resp. PCE. Cementová zmes č. 6 bola pripravená spoločným mletím portlandského slinku, sadrovca, granulovanej vysokopecnej trosky a komplexnej prímesi v štandardnom guľovom mlyne počas 2 hodín v podieloch uvedených v tabuľke 13. Stredná veľkosť častíc (D50) mletej cementovej zmesi, normálna konzistencia a počiatočné a konečné časy tuhnutia sú uvedené v tabuľke 13 a 1-, 2-, 7-, 28- a 90-dňové pevnosti v tlaku a ohybe mált skúšaných pri v/c pomere 0,4 (v/c - pomer voda/cement) sú uvedené v tabuľke 14.
Tabuľka 13 Podiely cementových materiálov a jemnosť (D50), normálna konzistencia, počiatočné a konečné časy tuhnutia vyvinutého cementu.
Slinok Sadrovec SF PLE D50 NC IST FST
% hmotn. % hmotn. % hmotn. % hmotn. μιη % min. min.
Ref. 93,60 6,40 - - 10,13 30,5 190 265
č. 6 83,13 6,91 8,33 1,62 9,85 19,6 114 189
NC - normálna konzistencia a IST - počiatočný čas tuhnutia a FST konečný čas tuhnutia; Ref. - referenčná 30 zmes na porovnanie; RLE - superplastifikátor na báze modifikovaných polykarboxylátových polymérov
Tabuľka 14 Pevnosť v tlaku a ohybe po 1-, 2-, 7-, 28- a 90-tich dňoch.
pevnosť MPa
1 deň 2 dni 7 dní 28 dní 90 dní
Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr.
Ref. 5,4 30,2 7,5 41,9 9,6 57,9 9,4 70,4 8,7 73,8
č. 6 6,5 36,0 8,8 48,1 11,3 68,6 10,4 84,6 12,8 89,2
Flex. - pevnosť v ohybe; Compr. - pevnosť v tlaku
Príklad 7
Príklad ukazuje účinok komplexnej prímesi, cementovú zmes a kvalitatívne vlastnosti vyvinutého cementu. Komplexná prímes bola pripravená predmiešaním a granuláciou kremičitého úletu a mlecích prísad na báze modifikovaných polyakrylátových polymérov (PAP) v laboratórnom miešači počas 10 minút. Cementová zmes č.7 bola pripravená spoločným mletím portlandského slinku, sadrovca, granulovanej vysokopecnej tro40 sky a komplexnej prímesi v štandardnom guľovom mlyne počas 2 hodín v podieloch uvedených v tabuľke 15. Stredná veľkosť častíc (D50) mletého cementu, normálna konzistencia a počiatočné a konečné časy tuhnu9 tia sú uvedené v tabuľke 15 a 1-, 2-, 7-, 28- a 90-dňové pevnosti v tlaku a ohybe mált skúšaných pri v/c pomere 0,4 (v/c - pomer voda/cement) sú uvedené v tabuľke 16.
Tabuľka 15 Podiely cementových materiálov a jemnosť (D50), normálna konzistencia, počiatočné a konečné časy tuhnutia vyvinutého cementu.
Slinok Sadrovec SF PCE D50 NC IST FST
% hmotn. % hmotn. % hmotn. % hmotn. pm % min. min.
Ref. 93,60 6,40 - - 10,13 30,5 190 265
č. 7 88,00 6,00 5,84 0,16 12,26 22,9 110 186
NC - normálna konzistencia a IST - počiatočný čas tuhnutia a FST konečný čas tuhnutia; Ref. - referenčná zmes na porovnanie; PCE - superplastifikátor na báze modifikovaných polyakrylátových polymérov
Tabuľka 16 Pevnosť v tlaku a ohybe po 1-, 2-, 7-, 28- a 90-tich dňoch.
pevnosť MPa
1 deň 2 dni 7 dní 28 dní 90 dní
Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr. Flex. Compr.
Ref. 5,4 30,2 7,5 41,9 9,6 57,9 9,4 70,4 8,7 73,8
č. 7 6,0 34,8 8,6 45,3 11,4 65,0 12,6 82,7 13,8 91,6
Flex. - pevnosť v ohybe; Compr. - pevnosť v tlaku
Uvedené príklady sú len ilustratívne a nezahŕňajú všetky možné typy komplexných prímesí, cementové a betónové zmesi a kvalitatívne vlastnosti vyvinutých materiálov.
Priemyselná využiteľnosť
Vyvinuté cementové zmesi vykazujú vysoké skoré pevnosti a veľmi vysoké konečné pevnosti, excelentnú trvácnosť a odolnosť proti korózii, zlepšenú húževnatosť a deformačné vlastnosti; navyše môže byť zlepšená odolnosť, žiadne/malé zmršťovanie, nízka teplotná rozťažnosť, a znížené vytváranie mikrotrhlín.
Navrhovaná cementová zmes a komplexné prímesí sú vhodné na použitie v bežnom a ťažkom betóne v triedach pevnosti v tlaku počínajúc od C30/37, a sú účinnejšie v triedach betónu od C45/55. Navrhovaná cementová zmes je veľmi vhodná na použitie vo vysokopevnostnom betóne a ultra vysokopevnostnom betóne podľa tabuľky 1, ako aj širokom spektre vláknom vystužených kompozitov.
Navrhovaná cementová zmes je tiež vhodná na použitie v ľahkom betóne v triedach pevnosti v tlaku počínajúc od LC 30/33, a je účinnejšia v triedach betónu od LC 45/50.
Vysokovýkonný betón vyrobený z vysokovýkonného cementuje možné použiť na výškových budovách, prefabrikovaných vystužených betónových prvkoch, letiskových dráhach, mostoch, vodných a pozemných stavbách, tuneloch, parkovacích podlažiach, v striekanom betóne a pri stavebných opravách, betóne aplikovanom pod vodou, a špeciálnych podlahách a veľa ďalších špeciálnych aplikáciách, ako sú stavby v oblastiach zemetrasení, nádobách pre jadrový a nebezpečný odpad.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (3)

1. Spôsob výroby cementovej zmesi obsahujúci kombinovanie komplexnej prímesí tvorenej minerálnou zložkou a vodným roztokom povrchového činidla so zložkou portlandského cementu miešaním alebo mletím, vyznačujúci sa tým, že jednotlivé zložky komplexnej prímesí jednotlivé zložky portlandského cementu sú samostatne dávkované do mlyna na mletie cementu a následne spoločne mleté, pričom minerálna zložka komplexnej prímesí je reaktívny prášok na báze SiO2 a povrchové činidlo je kvapalný superplastifikátor na báze modifikovaných polykarboxylátových polymérov.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ako mlyn na mletie cementu sa použije priemyselná mlecia jednotka pozostávajúca z dvoch guľových mlynov na predmieľanie a jemné mletie.
3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že reaktívny prášok na báze SiO2 je kremičitý úlet, pričom kremičitý úlet je dávkovaný priamo do vstupu mlyna na jemné mletie a kvapalný superplastifikátor na báze modifikovaných polykarboxylátových polymérov je dávkovaný navrch surovín do vstupu predmieľacieho mlyna.
Koniec dokumentu
SK50062-2012A 2012-12-27 2012-12-27 Spôsob výroby cementovej zmesi SK288420B6 (sk)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50062-2012A SK288420B6 (sk) 2012-12-27 2012-12-27 Spôsob výroby cementovej zmesi
DE201310114824 DE102013114824A1 (de) 2012-12-27 2013-12-23 Verfahren zur Zementherstellung und eine damit hergestellte Zement- und Betonzusammensetzung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50062-2012A SK288420B6 (sk) 2012-12-27 2012-12-27 Spôsob výroby cementovej zmesi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK500622012A3 SK500622012A3 (sk) 2014-07-02
SK288420B6 true SK288420B6 (sk) 2016-11-02

Family

ID=50928601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK50062-2012A SK288420B6 (sk) 2012-12-27 2012-12-27 Spôsob výroby cementovej zmesi

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013114824A1 (sk)
SK (1) SK288420B6 (sk)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110436860A (zh) * 2019-08-28 2019-11-12 北京莱恩斯新材料科技有限公司 一种高贝利特水泥饰面砂浆及其制备方法和应用

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105000830B (zh) * 2015-04-22 2018-05-22 南京航空航天大学 一种双膨胀填充砂浆
CN105753432A (zh) * 2016-01-26 2016-07-13 柳州市力万科技有限公司 活动板房夹芯板的加工方法
US10589238B2 (en) 2016-03-14 2020-03-17 Schlumberger Technology Corporation Mixing system for cement and fluids
DE102016108584A1 (de) 2016-05-10 2017-11-16 Duktus (Production) Gmbh Rohr und Verfahren zur Herstellung eines Rohrs
CN106142293B (zh) * 2016-06-28 2018-07-06 四川点石玄武纤维科技有限公司 一种地下综合管廊的制备方法
EP3854761A1 (en) 2016-12-05 2021-07-28 Art Carbon International AG Method for the preparation of a stabilized aqueous carbon nanotube dispersion
CN107935467B (zh) * 2017-11-14 2020-10-13 青海平兴建设集团有限公司 一种秸秆纤维透水混凝土及制备方法
CN108358481B (zh) * 2018-03-06 2020-12-29 济南大学 一种风化细砂岩基水泥及其制备方法
CN108793864A (zh) * 2018-05-21 2018-11-13 成都建工预筑科技有限公司 用于制造装配式混凝土构件的钢纤维混凝土
DE102019103763A1 (de) * 2019-02-14 2020-08-20 Universität Kassel Betonmischung zur Bildung eines ultrahochfesten Leichtbetons
CN110550909B (zh) * 2019-09-24 2020-08-21 亮美(廊坊)节能科技有限公司 一种高强度保温材料
CN111153627A (zh) * 2020-01-03 2020-05-15 同济大学 一种适用于机制砂混凝土的抗泥型外加剂及其复配方法
CN111719682B (zh) * 2020-05-29 2021-10-08 云浮市信安达环保科技有限公司 一种基于热动式的油性污水管道清理装置
CN111960769A (zh) * 2020-08-25 2020-11-20 岑儒湛 一种新型纳米改性高强度混凝土
CN112279552A (zh) * 2020-11-05 2021-01-29 南京永能新材料有限公司 一种导电水泥专用助磨剂及其制备方法和应用
CN112537930B (zh) * 2020-12-08 2022-05-31 廊坊市泽龙混凝土有限公司 一种超高强混凝土及其制备方法
CN112707660B (zh) * 2020-12-26 2022-05-24 黑河关鸟河水泥有限责任公司 一种复合硅酸盐水泥制备方法
CN112960932B (zh) * 2021-02-25 2022-08-30 中国石油大学(华东) 油井水泥纳米材料其制备方法和水泥浆配浆水
CN112919484A (zh) * 2021-04-25 2021-06-08 西南科技大学 一种以石英砂为硅质原料制备的硅酸镁及其方法
CN113248171B (zh) * 2021-05-12 2023-04-25 安徽建筑大学 一种高性能聚羧酸减水剂的制备方法
CN113387641A (zh) * 2021-06-03 2021-09-14 中国十七冶集团有限公司 一种稳定复合型地聚合物胶凝材料及其制备方法
CN113998969B (zh) * 2021-10-20 2023-03-24 南京工业大学 一种高硫型钢渣固废胶凝材料及其制备方法
CN114890699B (zh) * 2022-06-10 2023-10-03 四川方大新型建材科技开发有限责任公司 氟石膏制胶凝材料及其制备方法
CN115504700B (zh) * 2022-09-29 2023-06-27 西南石油大学 一种油井水泥膨胀剂的制备方法
CN116553871B (zh) * 2023-05-11 2023-11-10 苏州太湖中法环境技术有限公司 一种纳米二氧化硅改性污泥炭水泥材料及制备方法和应用
CN117229012B (zh) * 2023-11-10 2024-01-30 北京工业大学 非碱类激发型钢渣胶凝材料及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TR199902849T2 (xx) 1997-05-26 2000-06-21 Sobolev Konstantin Kompleks katkı maddeleri ve çimento bazlı maddelerin üretimi.
SE524154C2 (sv) 2002-11-07 2004-07-06 Procedo Entpr Ets Förfarande för framställning av blandcement med reducerande koldioxidemissioner

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110436860A (zh) * 2019-08-28 2019-11-12 北京莱恩斯新材料科技有限公司 一种高贝利特水泥饰面砂浆及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013114824A1 (de) 2014-07-03
SK500622012A3 (sk) 2014-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SK288420B6 (sk) Spôsob výroby cementovej zmesi
Zeyad et al. Production of geopolymer concrete by utilizing volcanic pumice dust
Elahi et al. A review on alkali-activated binders: Materials composition and fresh properties of concrete
US10494301B2 (en) Lightweight concrete composition containing perlite and resin beads
Klyuev et al. The micro silicon additive effects on the fine-grassed concrete properties for 3-D additive technologies
Rashad Properties of alkali-activated fly ash concrete blended with slag
US11220459B2 (en) Manufactured natural pozzolan, improved manufactured natural pozzolan-based cement and method of making and using same
Karim et al. Development of a zero-cement binder using slag, fly ash, and rice husk ash with chemical activator
Khmiri et al. Assessment of the waste glass powder pozzolanic activity by different methods
US20110083585A1 (en) Aqueous formulations
Rashad et al. Valorization of sugar beet waste as an additive for fly ash geopolymer cement cured at room temperature
Abd Elaty et al. Performance of Portland cement mixes containing silica fume and mixed with lime-water
Tanash et al. Potential of recycled powder from clay Brick, sanitary Ware, and concrete waste as a cement substitute for Concrete: An overview
Tawfik et al. Hybrid effect of nanosilica and metakaolin on mechanical properties of cement mortar
Kaur et al. Reviewing some properties of concrete containing mineral admixtures
Tammam et al. Durability properties of fly ash-based geopolymer mortars with different quarry waste fillers
JP5688069B2 (ja) セメント組成物、それを用いたモルタル又はコンクリート
RU2373163C1 (ru) Цемент низкой водопотребности и способ его получения
Brake et al. Increasing compressive strength of recycled aggregate concrete using high fineness bottom ash blended cement
Meziani et al. Mechanical and thermal modification of mordenite-rich tuff and its effect on cement pastes
Tang et al. Study on mechanical properties and microstructure of aluminate cement-based materials incorporating recycled brick powder after exposure to elevated temperatures
EP4299543A1 (en) Composite cement containing recycled cement paste and calcined clay
Ahmed et al. Effect of local additive (BM2010) on high performance concrete under sulphate attack
Verma et al. Experimental analysis of metakaolin based cement concrete prepared with rock sand filler material
Abdullah et al. Calcined kaolinitic clay as a supplementary cementing material and its pozzolanic effect on concrete blends characteristics (Part I).