CS231767B1

CS231767B1 - Přísada do betonu

Info

Publication number: CS231767B1
Application number: CS82865A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Bruthans; Juraj Gustafik
Original assignee: Zdenek Bruthans; Juraj Gustafik
Priority date: 1982-02-08
Filing date: 1982-02-08
Publication date: 1984-12-14
Also published as: CS86582A1

Description

1.54) Přísada do betonu

2

Účelom vynálezu je zrychlit tvrdnutie betonu najma v preíahrikácii a tým zrychlit obratovosf foriem a uspořit energiu na urýchlovanie ívrdnutia ohrevom. To sa dosahuje prídavkom přísady pozostávajúcej z látky obsahujúcej alebo poskytujúcej hydratovianý kysličník hlinitý a vo vodě rozpustné] soli anorganických a organických kyselin v určenom pomeře. Existujú aj d'alšie varianty vyznačujúce sa zvýšenou účinnosťou. Vynález je určený pre využiti© v stavebníctve.

231787

Vyňález sa týika přísady, ktorá urýchluje tvrdnutie mált a befónov z cementov na bázi portlandských islínkov.

Za súčasmého stavu sa tvrdnutie betonu urýchluje najčaste.jšie ohrevom, čo je náročné na energiu. Na dosiahnutie manipulačnej pevnosti je potřebné užívat poměrně dlhé doby ohřevu, čo zvyšuje náklady aj tým, že formy sú dlho viazané a je preto potřebný velký počet foriem ako aj velký výrohný priestor. Skrátenie doby ohřevu zrychlením pevnosti má preto velký ekonomický význam.

Iným známým spůsobom zrýchlemia tvrdnutia je použtie chemicky posobiacich přísad.

Z tých tvoria jednu skupinu látky zvyšujúce tekutost betonových zmesí, ktoré umožňujú znížiť obsah zámesovej vody a v důsledku toho zvyšovat pevnost betonu. To sa však nedosahuje >v prvých hodinách tvrdnutia, resp. ohřevu, ikedy tioto látky, ako například sulfonované kondenzáty .naTtalenTormaldehydové, femolformaldehydové, melamínformaldehydové, lignosulfonany a podobné působia viac alebo menej retardačně.

Druhou skupinou sú niektoré vodorozpustné soli kovov až tretěj skupiny — najma sodíka, draslíka, vápnika, hliníka a 'železa. Z týchto sú najznámejšie chloridy. Použitie chloridov však obmedzuje leh negativny vplyv na koróziu výstuže, ktorý májů pri použití vo váčších dávkách, ktoré sú však pre dosiahnutie podstatného zrýchlenia tvrdnutia nutné. Obdobné je tomu u solí niektorých iiných silných kyselin ako na příklad dusionelj.

Iné známe rozpustné soli ako uhličitany, 'hlinitany a kremičitany sodné a draselné alebo kombinované přísady, ktoré ich obšahujú, urýchlujú značné tuhnutie cemeintu. To prakticky znemožňuje eíektívne využitie 'takových přísad v bežnej výrobě prefabrikátov aj monolitických konštrukcií, pretože nie je možné spolahlivo zabezpečit okamžité spracovanie vyrobenej zmesi, čo zrychlené tuhnutie vyžaduje. Urychleme tuhnutia má za másledok zhoršeme spracovatelnosti, zhoršené zhutenie· a následné zhoršenú konečná pevnost aj ostatně výsledné vlastnosti. Rovnaký negativny vplyv má kompenzovanie vplyvu rýchleho tuhnutia na konzistemciu zvýšením dávky zámesovej vody. Preto je použitie takových látok ohmedzeňé na speciálně případy a technologie ako ’je utesňovamie výronov vody, striekaný be’ΐόη a podobné, kde sa rychle tuhnutie vyžaduje.

Bez nežiadúceho izrýchlenia tuhnutia možno urýchliť rast pevnosti v počiatočnej fádzi síranom sodným a draselným. Tie nemájú negativny vplyv na koróziu výstuže. Ich využitelnost je však tiež obmedzená, a to jednak maximálně přípustným obsahom SO₃ v cementu a jednak tvorbou výkvetov. V nízkých prídavkoch je však ich účinnost pre praktické využitie nedostatočná.

Použitie známých vodorozpustných solí je teda obmedzené tým· že buď urýchlujú nežiaducim spůsobom začiatok tuhnutia alebo pre iné vedlíajšie účinky nie je možné přidávat tieto látky v takovom množstve, ktoré je pre prakticky využitelný urychlovací efekt potřebné (vplyv na výstuž, konečná pevnost, výkvěty).

Tieto nedostatky sa odstraňujú přísadou podlá vynálezu. Bolo zistené, že podstatné vyšší urýchlovací efekt ako prídavkom samotraej rozpustnej soli, resp. vysoký urýchlovací elfekt aj pri relativné nízkom přídavku rozpustneij soli sa dosahuje tak, že sa súčasne s prídavkom vodorozpustnej soli přidává látka, ktorá obsahuje alebo v styku s hydratujúcim cementom na bázi portlandského slínku poskytuje hydratované kysličníky hlinité a/alebo oxihydroxid hlinitý AlO(OH) a/alebo hydroxid hlinitý a/alebo hydroxohlinifany. Takéto látky, vyskytujúce sa bežne· v priemysle a přírodě — ako je opísané ďalej — přidávané samotné nemajú v obdobnej dávke žiadny alebo zrovnateíný vplyv na tvrdnutie cemeintu. V kombinácii s prídavkom vodorozpustných solí poskytujú však přísadu, ktorá bez nežiaduceho zrýchlenia začiatku tuhnutia mimoriadne účinné urýchluje tvrdnutie najma v prvých hodinách ohřevu, čo umožňuje skrátiť ohřev až o polovicu alebo primerane znížiť teplotu ohřevu a tým výsledné znížiť spotřebu energie na ohřev alebo zvyšovat výrobnost liniek na výrobu prefabrikátov, alebo urýchliť stavebné práce závislé na rychlosti tvrdnutia betonu. Skrátiť možno tiež dobu odlelžania před započatím ohrevu a nárast teploty může byť rýchlejší.

Přísada podlá vynálezu pozostáva, ako bolo povedané, v podstatě z dvoch komponent. Ako jednu komponentu možno použit v zásadě každú jemnú alebo jemnomletú látku, ktorá obsahuje alebo v zmesi s hydratujúcim cementom na báze portlandského slínku poskytuje hydratované kysličníky hlinité a/alebo oxyihydroxid hlinitý A10(0H) a/alebo hydroxid hlinitý a/alebo hydroxyhlinitany (pozři Remy H. Anorganická chemia, Gázo J. Všeobecná a anorganická chemia). Takovými látkami masovo dostupnými v priemysle alebo přírodě sú kysličník hlinitý, hlinité soli ako na příklad síran hlinitý a podvojné soli, hlinitany a hlinltokremičitany alebo látky, ktoré ich obšahujú ako sú na příklad vysokoaluminátové metalurgické trosky, stínky s vysokým pustné soli kovov prvej až treťej skupiny — obsahom hliníka alebo — po připadne) tepelnej úpravě — minerály a zeminy s vysokým obsahom hliníka ako je bauxit, kaolinit, lupky, alunit a podobné. Druhou komponentou musí byť vo vodě rozpustná, s výhodou sodná sol¹ anorganickej a/alebo organickej kyseliny ako na příklad dusitej, dusičnej, sírové), sotnej, šťavelovej, mravčej a podobné alebo změs týchto solí.

Vzhladom na značný rozsah použitelných látok, ktoré sa líšia obsahom účinne>j zložky je poměr obidvoch komponent použitelný v poměrně širokom rozsahu, a to 1 : 200 až 200 : 1 hmotnostně. Změnou poměru komponent možno zvýrazňovať alebo znižovať účinok pódia technologických potrieb a ekonomických dopadov, ako vyplývá z príkladov prevedenia uvedených ďalej.

Zmes

B

Příklad převedenial

Vyrobila sa malta z normového piesku a z portlandského cementu v hmotnostnom poměre 2 : 1 a s vodným súčlniteiom v/c = = 0,4 bez přísad a s přísadami. Přídavky přísad sa uvádzaiú v % hmotnosti cementu. Stanovovala sa /pevnost v tlaku po 2 hodinách, připadne po troch hodinách ohřevu vzoriek uložených ihned po vyrobení do prostredia s teplotou 80 °C (vzduch).

Pevnost v tlaku MPa po ohřevu 2 hodiny 3 hodiny

Cement A bez přísad

4- 0,5 %i Na₂SO₄ + 0,5 % NažSOá 4- 5 % AI2O3 + 0,5 % Na₂SO₄ + 5 % kale. lupek + 1 % Na₂SO₄ '+ 1 % Na₂SO₄ 4- 5 '% A1₂O₃ + 1 %í Na₂SO₄ 4- 3 % C₃A + 1 % Na₂SO₄ 4- 3 % GA + 1 % Na₂SO₄ 4· 5 % C₃A + 1 % Na₂SO₄ + 5 '% CA

Cement B bez přísad + 1 % Na₂SO₄ + 1 A1₃O₃ + 1'% Na₂SO₄ + 1 % A1₃(SO₄)₃

4- 1 % Na₂SO₄ 4- 1 °/o bauxit

4- 1 % Na₂SO₄ + 3 % bauxit '+’ 1 °/o Na₂SO₄ 4- 1 °/o| vratné prachy + 1 % Na₂SO₄ + 2 % vratné prachy + 1 % Na₂SO₄ 4- 3 % vratné prachy

4- 1'% Na₂SO₄ + 4 % vratné prachy

4- 1 %l Na₂SO₄ 4- 2 °/o troska

4- 1 % Na₂SO₄ 4- 3 % troska

4- 1 % Na₂SO₄ 4- 4 °/o troska

Poznámka: C₃A rozumie sa trikalciumaluminát, vratné prachy sú medziprodukt výroby A1₂O₃, s obsahom CA.

Příklad prevedenia 2

Rovnakým sposobom holi urobené skúšky s roznymi vodorozpustnými soiami. PrídaZmes — přísady

Bez přísad

4- 5 % hlinitan vápenatý dtto 4- 0,5 '% Na₂SO₄ dtto 4- 0,5 %! K₂SO₄ dtto 4- 0,5 % NaNO₂ dtto 4- 1,0' % NaNChj dtto 4- 0,5 % NaN0₃ dtto 4- 1,0 % Ca(NO₃)₂ dtto 4- 0,5 % NaCl dtto 4- 0,5 % šťavelan sodný dtto 4- 1,0 % šťavelan sodný dtto 4- 0,5 % mravčan vápenatý dtto 4- 1,0 % mravčan sodný

1,4	3,5
2,5	5,7
3,5	8,1
4,2
4,0	8,9
6,9	11,2
7,1	11,8
θ,8	11,2
9,0	14,2
8,9	11,6
2,7
8,3
9,1
10,9
11,5
7,6
8,2
9,5
8,3
8,2
9,1
9,6

CA rozumie sa monokalciumaluminát, troska je mletá metalurgická troska vok přísad rozumie sa % hmotnosti cementu. Pevnost v tlaku sa stanovovala po 2 hodinách ohřevu pri 80 °C.

Pevnost v tlaku

Cement C Cement D

1,2	4,3
3,3	6,2
5,4	10,5
4,5	—
	7,8
4,3	7,3
0,9
3,5	9,0
3,9
7,4
2,9	1,9
4,1	8,5

Ďalšie zvýšenie účinnosti z híadiska rýchlotsti tvrdnutia sa dosiahuje prekvapujúco tým, že přidáme súčasne inak známe stekucovače cementových zmesí (mált a betónov), ktoré přidané samé o sebe rychlost tvrdnutia pri ohřeve v prvých fázach ,nezrychlujú ale spomalujú, ako sú soli sulfonovaných kondenzátov formaldehydu s naftalenom, melamínom, fenolom, ligninsulfoinany a podobné., Vyplývá to z příkladu č.

3.

Zmes Rozliatie cm

Bez přísad 15,9 + 0,15 % Na soli sulfonovaného naftalemformaldehydového kondenzátu 18,5 dtto + 3 % zmeisi síranu sodného a hlinitanu vápenatého v pomere 5 : 1 18,0

Urýchlovací efekt sa zísika aj pri použití vedfajších priemyslových produktov alebo priemyslových odpadov s vysokým obsahom AI2O3, ako ukazujú výsledky zkúšok opísané v příkladu prevedenia č. 4.

Příklad prevedenia č . 4

Skúšky boli robené obdobné ako v preZmes

Roziliatie cm

Příklad převede ni a 3

Vyrábali sa cementové malty z portlandského cementu a normového piesku v pomere 1 : 2 hmotnostně a s v/c = 0,4. Vzorky rozmerov 4 x 4 x 16 cm sa vkládali ihned po vyrobení s formami do sušiarne s teplotou 80 °C. Po dvoch hodinách ohřevu sa stanovovala pevnost. Přídavky rozumia sa % z hmotnosti cementu.

Pevnost ohyb MPA tlak

0,5	2,7
0,3	1,8
1,6	9,4

došlom případe — s tým rozdielom, že sa udržiavala ikonštantná konzistencia redukciou přídavku zámesovej vody primeranou stekucovaciemu působeniu přísady. Poměr cementu a piesku, rozměry skúšobných vzoriek ako aj sposob ohřevu boli rovnaké ako je uvedené u příkladu prevedenia č. 3.

Pevnost v MPa v/c ohyb tlak bez přísad 14,1 '+ 0,15 % Na soli suli. naftalen formaldeh. kondenzátu + '+ 1'% síranu sodného 14,3 dtto ako 2 + 1% AI (OH)₃ 14,4 dtto ako 2 + 2,5 % vysokoaluminát. troska s ohsahom CA 13,5 dtto ako 2 + 5 % vysokoaluminát. trosko s obsahom CA 13,5

Z predchádzajúcich .príkladov je zřejmé, že možno dosahovat vysoký urýchlovací eifefct v širokom rozmedzí pridavkov různých alkalických solí z různých hlinitých komponent, čo doteraz nebolo známe. Z alkálií je pre rychlejší rast pevností účinnější sodík ako draslík. Soli samotných žíravých zemin nevytkazujú pri stejnom přídavku zrovnatefný priaznivý účinok, jestvuje však možnost kombinácie s alkalickými sofami pre (konkrétné technické podmienky. Zatial' čo (alkalické soli boli účinné vždy — bez ohl'adu na anion — samotný hydroxid sodný úČinný nebol. Možnost aplikovat bez retar'dačného vplyvu inakšie retardujúce stekucovače umožňuje další vzrast účinnosti, ak

0,40	0,5	2,6
0,38	1,0	4,3
0,38	1,24	5,9
0,37	2,1	8,7
0,37	2,3	9,7
stekutenie	využije pre	zraíženie obsahu

zámesovej vody.

Přísada vyrobená podlá vynálezu zrychluje tvrdnutie nielen za zvýšenej, ale aj normálnej teploty. Ukazuje to příklad prevedenia č. 5.

Příklad prevedenia 5

Malta z normového piesku a portlandského cemenltu v pomere 2 : 1 hmotnostně sa vyrobila o rovnalkej konzistencil bez přísady a s 6 % z hmotnosti cementu přísady pozostávajúcej z 5 dielov hlinitanu vápenatého, 1 dielu síranu sodného a 0,15 dielu sodnej soli sulfonováného kondenzátu naftalemformaldehydového.

Zmes v/c rozliatie cm Pevnost MPa po 24 h pri +20 °C tah za ohybu tlak

bez přísady	0,4	15,3	2,9	10,3
+ 6 % přísady	0,37	15,4	5,3	19,8
		Pevnost v tlaku MPa po obre-
		ve s teplotou 45	°C po dobu
		3h	6 h

bez přísady 0,8 3,5 + 6 % přísady 2,1 11,1

Pevnost MPa po 2 h ohřevu v prostředí 80 ^CC tah za ohybu tlak bez přísady 0,6 2,7 + 6 °/o přísady 2,4 10,6

Velké zrýchlenie rastu pevnosti sa dosa- lasti spadajúcej pod ipojem práce či betohuje aj za teplot blízkých 0 °C, teda v ob- náže za nízkých teplot.

Pevnost v tlaku MPa pri uložení v prostředí 0⁰ až 5 °C po dobu h 3 dny bez přísady + 5 % přísady

Iné skúšky preukázali, že urýchlenie tvrdnutia sa dosahuje u všetkých síkúšaných ceimentov, ktorých bolo ověřených spolu 10 druhov. Absolutné hodnoty dosahovaných pevností ipo určitom ohřeve závislá od druhu cementu, zloženia zmesi a použité) přísady. Přísada určitého zloženia však vykazuje vždy obdobné relativné zvýšenie pevnosti bez ©hladu na druh cementu. To platí nielen pre. portlandské, ale aj troskoportlandské a pucolánové cementy.

Panel

Pevnost MPa po ohřevu 3h 4h 6h

0,8 17,5

4,5 29,5

Příklad převede ni a 6

S rovnakou přísadou ako v příklade č. 5 sa ověřilo použitie vo výrobě stropných panelov vo vertikálnej baterii. Betón mal zloženie: kamenivo 0—4 mm 925 kg, 8—16 mm 870 kg, troskoportlandský cement SPC 400 dávka 400 kgm^-3, vody 200 1. Panely sa vyrába/li bez přísady a s přísadou 6 % z hmotnosti cementu. V určenom čase sa stanovovala nedestruktivně pevnost tvrdomemou metodou vády 40x v různých častiach panelu. Uvádzajú sa priemerné hodnoty.

Pevnost MPa na skládke za 7 dní za 28 dní bez přísady nestanoviteTiná s přísadou 18,90

U panelov s přísadou sa manipulačná pevnost dosiahla po menej ako polovičnej době ohřevu.

Pokiaí ide o praktické prevedenie može sa vynález realizovat tak, že sa jednotlivé komponenty osobitne alebo ich zmes pri18,02 17,65 . 28,25

24,70 29,94 dajú pri výrobě betonu či malty alebo· tak, že sa jednotlivé komponenty přísady alebo ich zmes pridajú vopred do cementu alebo už pri mletí 'slínku a případných dalších přísad.

Claims

PREDMET

1. Přísada urýchlujúca tvrdnutie malt a betónov z eementov 'na bázi portlandských slínkov vyznačená tým, že pozostáva najmenej z jedne] jemnej alebo jeminomletej látky, iktorá obsahuje alebo poskytuje v přítomnosti cementu na báze portlatndského slínku hydratujúceho s vodou hydratova,né kysličníky hlinité a/alebo oxidohydroxid hlinitý a/aleibo hydroxid hlinitý ia/alebo hydroxohlinitany alko ,na příklad kysličník hlinitý, hlinité soli ako síran hlinitý, hlinitany a hlinitokremičitany alebo látky, ktoré ich obsahujú, ako sú vysokoaluminátové metalurgické odpady — trosky, slínky s vysokým ohisahom hliníkia alebo po iprípadnej tepelnej úpravě minerály a zeminy s vysokým obsahoím hliníka alko je bauxit, kaolivynAlezu nit, lupky a podobné a najme,nej z jednej vo vodě rozpustnej s výhodou sodnej alebo draselnej soli anorganickej a/alebo organické]' kyseliny ako na příklad dusičnej, dusitej, sírovej, solnej, mravčej, šťavelovej a podobné alebo zo zmesi týchto solí, pričbm poměr týchto dvoch komponent je 1 : 200 až 200 : 1 hmotnostně.
2. Přísada podl'a bodu 1 vyznačená tým, že obsahuje súčasne látku znižujúcu viskoziitu zmesi cementu a vody ako sú sulfanované kondenzáty naftalenformaldehydové, melaminiformaldehydové, fenolformaldehydové, ligninsulfonány a podobné alebo ich zmesi, a to v mnbžstve 0,1 až 90 ^lO/o hmotnosti výslednej přísady.