CS257142B1

CS257142B1 - Cementová· zmes s urýcblenýra nárastom pevnosti

Info

Publication number: CS257142B1
Application number: CS865264A
Authority: CS
Inventors: Stefan Slanicka; Jozefina Sobolova
Original assignee: Stefan Slanicka; Jozefina Sobolova
Priority date: 1986-07-11
Filing date: 1986-07-11
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS526486A1

Description

Vynález sa zaoberá cementovou zmesou s urychleným nárastom pevností, v ktorej je ako spojivo použitý cement na báze portlandského slinku.

Stavebná prax naliehavo potřebuje cementové zmesi, například cementové malty, injekčné zmesi a betony s urychleným nárastom pevností pri běžných teplotách, pri urýchlovaní tvrdnutia pretepíovaním v prefabrikácii i pri betonářských prácach a zmonolitu .-vaní z prefabrikátov montovaných železobetonových konštrukcií zálievkovými maltami v zimných podmienkach. Pre všetky tieto účely sa doteraz najlepšie osvědčovali cementové zmesi, obsahujúce přísadu chloridu vápenatého. Chlorid vápenatý však sposobuje koróziu ocelověj výstuže i ocelových spojovacích článkov, a preto sa nesimie použit do železobetonových konštrukcií.

Z DOS 2 356 636 sú známe zmesi, obsahujúce 60 až 95 hmotnostných častí portlandského cementu, 2 až 20 častí síranu vápenatého, 5 až 30 častí hlinitanového cementu a 0,2 až 5 častí sulfonovaného produktu kondenzácie amíno-s-triazínu s formaldehydom, čo je v podstatě sulfonovaná melami nforimaldehy do vá živica, vyrábaná firmou Suddeutsche Kalkstickstoffwerke, SRN s komerčným označením Melment F 10 alebo Melment L 10. Cementová zmes podlá DOS 2 356 637 má po přidaní zámesovej vody velmi krátké doby tuhnutia, řádové v minutách, preto sa nehodí na obvyklé technologie spracovávania cementových mált a betónov. Ak sa v zmesi podlá DOS 2 356 637 použije namiesto síranu vápenatého síran sodný, doby spracovatelnosti cementových zmesi sa o niečo predížia, avšak toto predlženie tiež nepostačuje na ich spracovanie v obvyklých technologických časoch; přitom rýchlejší nárast pevností sa dosiahne len v počiatočnom stádiu tvrdnutia cementových zmesi urýchlovaného pretepíovaním, v takom nízkom rozsahu pevností, ktoré ešte nepostačujú k odformovaniu a transportu vyrobených prefabrikátov.

Prídavok hlinitanového cementu k portlandskému cementu posobí negativné na rast pevností po dlhších dobách preteplovania, potřebných k dosiahnutiu nevyhnutných manipulačných pevností prefabrikátov. Prídavok hlinitanového cementu posobí negativné aj na dlhodobú stabilitu struktury cementového kameňa a tým aj fyzikálno-mechanických vlastností betónu. Negativny účinok přídavku hlinitanového cementu k portlandskému cementu je tým výraznější, čím je vyššia dávka hlinltanového cementu a čím dlhšia doba uplynula od vyrobenla ceimentovej zmesi. V případe urýchlovania tvrdnutia cementových zmesi pretepíovaním sa negativny účinok přídavku hlinitanového cementu ďalej zvýrazňuje tým, čím je dlhšia doba odležania cementovej zmesi před začatím preteplovania, a čím je dlhšia doba preteplovania.

Sú známé aj cementové zmesi, obsahujúce přísadu síranu hlinitého S. Bechyně: Technologie betonu, svazek první — Složky betonu, SNTL Praha 1954, str. 581). V čerstvom stave imiajú cementové zmesi s přísadou síranu hlinitého falošné tuhnutie (A. Joisel: Admixtures for cement. Published by autor, Soisy, France, 1973, str. 127), čo prakticky znemožňuje ich využitie na urýchlenie tvrdnutia a nárastu pevností. Na příčině je dobrá rozpustnost síranu hlinitého obsahujúceho kryštalickú vodu [například oktadekahydrátu A1₂(SO₄)₃.18 H-,0, alebo duodekahydrátu A1₂(SO₄J₃. 12'h₂O], takže všetok síran hlinitý maže hned' po přidaní zámesovej vody reagovat’ s cementom.

V technickej literatúre sú popísané cementové zmesi, obsahujúce různé kombinácie síranu hlinitého s inými známými přísadami, například plastifikačnými, hydrofobizačnými a podobné. Rýchla rozpustnosti' síranu hlinitého však sposobuje falošné tuhnutie aj pri uvedených kombináciách.

Uvedené nevýhody odstraňuje cementová zmes s urýchleným nárastom pevností podlá AO ČSSR 223 134, vyznačujúca sa tým, že obsahuje, vztiahnuté na hmotnost cementu 0,2 až 10 % hmotnostných neúplne kalcinovaného síranu hlinitého s obsahom zvyškovej vody 0,1 až 20 % hmotnostných a s obsahom najmenej 50 % hmotnostných častíc menších ako 90 μηα a najmenej 30 % hmotnostných častíc menších ako 63 μ.

Bolo prekvapujúce zistené, že ďalšie zlepšeme sa dosiahne v cementovej zmesi podlá vynálezu. Jej podstatou je, že popři cemente a připadne vodě a/alebo plnive a/ /alebo známých modifikačných přísadách alebo prímesiach obsahuje, vztiahnuté na hmotnost cementu, 0,1 až 12 % hmotnostných zmesi kalcinovaného síranu hlinitého a zásaditých síranov hlinitých, pričom molárny poměr oxidu sírového SO₃ k oxidu hlinitému A1₂O₃ v zmesi je od 1 : 0,5 do 1 : 2,95.

Ako cement na báze portlandského slinku sa může v cementovej zmesi podlá vynálezu použit například portlandský, troskoportlandský alebo puzolánový portlandský cement.

Ako známe příměsi je možné použit načelu použit například křemičitý piesok, karbonátová drva, riečny štrk, připadne l'ahčené plnívá, ako je keramzit, expandovaný perlit alebo lahčený polystyrén.

Ako známe příměsi je možné použit například mletý alebo neupravený popolček, křemičitý úlet, vznikajúci pri výrobě kremíka alebo ferosilícia alebo jemný mletý vápenec.

Ako známe přísady je možné například použit:

— plastifikačné přísady, ako sú kondenzačně produkty kyseliny /J-naftalénsulfonovej s formaldehydom, alebo soli kyseliny lignosulfonovej — prevzdušňujúce přísady, ako sú soli kyseliny abietovej alebo sulfonované či sulfatované mastné alkoholy — retenčně přísady, ako sú vo vodě rozpustné deriváty celulózy — disperzie polymerov, ako sú monomérne, binárně alebo ternárne disperzie — protizmrazovacie přísady, ako je například mravčan vápenatý a dusičnan sodný alebo močovina — preplyňujúce přísady, ako je hliníkový prášok — regulátory tuhnutia, ako je sádrovec — přísady anorganických solí, ako je hlinitan sodný, uhličitan sodný — hydrofobizačné přísady, ako je stearan vápenatý alebo iné nerozpustné soli mastných kyselin a podobné, pričom jednotlivé přísady alebo ich kombinácie sa volia podlá potřeby a účelu použitia cementovej zmesi podlá vynálezu.

Výhody cementovej zmesi podlá vynálezu ukazujú nasledujúce příklady.

Příklad 1

Ku skúškam boli použité nasledujúce materiály:

— Portlandský cement triedy PC 400 —- Známa přísada na báze neúplne kalcinovaného síranu hlinitého vyrobená nasledujúcim postupom:

000 g komerčně vyrábáného granulovaného síranu hlinitého s obsahom 15 krystalických vod, obsahujúcelio 558,72 gramu sušiny a 44,128 % hmotnostných vody, bolo kalcinovaných 18 hodin pri teplote 200 °C + 2 °C. Zbytok po kalcinácii bol 614,59 g, teda obsahoval 10 % hmotnostných zbytkovej vody. Vysušený produkt bol rozdrvený na takú jemnost, aby obsahoval menej ako 50 °/o

Tabulka 1 hmotnostných častíc menších ako 90 _;:m a menej ako 30 % hmotnostných častíc menších ako 63 μΐη.

Molárny poměr oxidu hlinitého Al_aOj k oxidu sírovému SO₃ v tomto produkte bol 1 : 3. Produkt bol označený ako přísada A.

— Přísada označená C do cementovej zmesi podlá vynálezu, získaná žíháním 300 gramov neúplne kalcinovaného a rozdrveného síranu hlinitého s obsahom zvyškovej vody 10 %. Žíhanie bolo vykonané pri teplote 600 C po dobu 5 hodin. Zvyšok po žíhaní bol 210 g, pretože okrem straty zvyškovej vody nastalo aj i odštepovanie oxidu sírového (H. Remy: Anorganická chemie I, SNTL Praha 1961, str. 372). Tým sa molárny poměr oxidu hlinitého k oxidu sírovému SO_:! změnil na 1 : 2,367. RTG fázovou analýzou však nebol zistený v tomto produkte žiaden volný oxid ani hydroxid hlinitý. Žíháním vznikla zmes kalcinovanéh? síranu a zásaditých síranov hlinitých.

Z uvedených materiálov boli vyrobené cementové kaše s dávkami přísad 2 % hmotnosti cementu, pričom bol dodržiavaný konštantný poměr cement + přísada

Z čerstvých cementových kaší b:Ji vyrobené skúšobné kočky o hrané 20 mm, ktoré tvrdli na vzduchu pri teploto 20 C a relatívnej vlhkosti výše 90 %. Skí-šnbnó vzorky — kočky boli po 18 hodinách odformevané. Na časti vzoriek bola po 18 až 24 hodinách skúšaná pevnost v tlaku, Ďalšia časť skúšobných vzoriek bola uložená d> vody, a po 23 dňoch bola tiež skúšaná ich pevnost v tlaku. Dosiahnuíé výsledky sú uvedené v nasledujúce] tabulke 1.

Pevnosti v tlaku zatvrdnutých cementových kaší s dávkami 2 % přísad

Druh kaše

Přísada

Porovnávacia bez přísad —

Podlá AO 223 134 A

Podlá vynálezu C

Výsledky uvedené v tabulke 1 ukazujú, že cementová zmes podl'a vynálezu má urýchlený nárast pevností nielen voči porovnávacej kaši bez přísad, ale aj voči kaši so známou přísadou, označenou A.

Pevnost v tlaku MPa po

18 hod.	24 hod.	28 dňoch
5,0	6,4	«· 56,4
10,65	13,25	56,9
13,30	14,80	57,5
Příklad 2

Z trcskoportlandského cementu triedy SPC 325, normového piesku podlá CSN 72 2117, přísady C podlá příkladu 1, křemičitého úletu vznikajúceho pri výrobě ferosilícia a plastifikačnej přísady na báze sulfonovanej melamínformaldehydovej živice pódia autorského osvedčenia 181 904 (pozři například článok Š. Slaničku: Použitie přísady APV v praxi, Inžinierske stavby, 24, č. 8--9/ /1970, str. 415—417) bolí vyrobené normové malty postupom pódia ČSN 72 2117.

T a. b u í k a 2

Zloženie mált, ich spracovaieinos¹' meraná ako rozliatie pcdřa ČSN 72 2441 (t. ). pódia Haegermanna), ako aj zmerané pevnosti v tahu za ohybu a v tlaku po 24 hodinách a po 28 dííoch, sú uvedené v následujíce) tabulím 2.

Zloženie, spracovateinosť a pevnosti malt pódia ČSN 72 2117

Druh	1)	Dávky přísad v %	hmot.	Pevnost MPa
malty	Rozliatie		cementu²¹		po 24 hod.	po 28 dňoch
	mm	„c“	Si	Plastifi-	Ťah za	Tlak	Tah za Tla
		pódia príkl. 1	úlet	kačná³*	ohybu		ohybu

Porovná-
vacia	162	—	—	—	1,8	6,9	6,4	35,6
Bez přísad Podlá vynálezu	200	2		0,5	4,0	16,4	8,0	37,2
S přísadou C a · plastifikátorom S přísadou C,	170	2	10	0,5	3,8	15,6	9,1	44,0

úletom a plastif.

Pozn.:

lj Malty bolí vyrobené a rozliatie boln merané pri konštantnom pomere v/c ----= 0,5, vyžadovanom ČSN 72 2117. Pri maltách s přísadami bol tento poměr zachovávaný ako cement + přísady ’’

2) Přísady bolí dávkované v % hmotnosti cementu, ako jeho náhrada, takže súčet (cement -|- přísady) bol všade konštantný.

3) Plastifikačná přísada pódia AO 181904 bola dávkovaná ako sušina přísady z hmotnosti cementu.

Z výsledkov uvedených v tabuike 2 vyplývá, že najvyšsie počiatočné i konečné pevnosti boli dosiahnuté u mált pódia vynálezu.

Uvedené příklady však nijako neobmedzujú možnosti roznych, z hladiska účelu použitia vhodné volených známých přísad, alebo příměsí alebo ich vzájomných kombinácií v cementovej zmesi pódia vynálezu. Ako ďalšie účelné použitia cementovej zmesi pódia vynálezu sú například zmesi, obsahujúce popři zmesi kalcinovaného síranu a zásaditého síranu hlinitého aj protizmrazovacie přísady, ako je například karboxyldiamid, připadne rozpustné soli kyseliny mravčej a dusičné), ktoré sú vhodné najma prs zabezpečenie hydratácie cementu pri nízkých, až záporných teplotách tvrdnutia, alebo suché prefabrikované zmesi pre betony striekané suchým sposobom, ktorých zloženie može byť doplněné aj dalšími urýchfujúcimi přísadami, například priemyselnými medziprcduktami na báze hlinitauu sodného, ktoré vznikajú ako medzistupeň pri výrobě oxidu hlinitého z bauxitu.

Cementová zmes pódia vynálezu má výhodné použitie najma tam, kde sa vyžaduje urýchlenie nárastu počiatočných pevností, vrátane takých prípadov, kde sa na urýchlenie tvrdnutia používá pretepiovanie.

Claims

Cementová zmes s urýchleným nárastnm pevností, pozostávajúca. z cementu na báze portlandského slinku a připadne vody a/ /alebo plniva a/alebo známých příměsí a/ /alebo známých přísad, vyznačujúca sa tým, že obsahuje, vztiahnuté na hmotnost cemenvynAlezu tu, 0,1 až 12 % hmotnostných zmesi kalcinováného síranu hlinitého a. zásaditých síranov hlinitých, pričom molárny poměr oxidu hlinitého A1₂O₃ k oxidu sírovému SO₃ v zmesi je od 1 : 0,5 do 1 : 2,95.