CZ2012810A3 - Vysokohodnotný cementový kompozit - Google Patents

Vysokohodnotný cementový kompozit Download PDF

Info

Publication number
CZ2012810A3
CZ2012810A3 CZ2012-810A CZ2012810A CZ2012810A3 CZ 2012810 A3 CZ2012810 A3 CZ 2012810A3 CZ 2012810 A CZ2012810 A CZ 2012810A CZ 2012810 A3 CZ2012810 A3 CZ 2012810A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
parts
weight
cement composite
performance cement
quartz
Prior art date
Application number
CZ2012-810A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ305168B6 (cs
Inventor
Petr Konvalinka
Petr Máca
Radoslav Sovják
Original Assignee
České vysoké učení technické v Praze, Fakulta stavební, Experimentální centrum
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 České vysoké učení technické v Praze, Fakulta stavební, Experimentální centrum filed Critical České vysoké učení technické v Praze, Fakulta stavební, Experimentální centrum
Priority to CZ2012-810A priority Critical patent/CZ305168B6/cs
Publication of CZ2012810A3 publication Critical patent/CZ2012810A3/cs
Publication of CZ305168B6 publication Critical patent/CZ305168B6/cs

Links

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Popisuje se vysokohodnotný cementový kompozit, který se skládá z cementové matrice, křemenného plniva a pucolánových příměsí a vznikne smísením s vodou. Pojivová složka se skládá ze 100 hmotnostních dílů cementu, z 10 až 40 dílů pucolánových příměsí, 10 až 30 dílů vody a 1 až 5 dílů superplastifikátoru, přičemž plnivo tvoří inertní křemenné písky o zrnitosti 0,01 až 1 mm v množství 100 až 200 hmotnostních dílů a mikromleté příměsi o velikosti částic menší než 10 .mi.m v množství 25 hmotnostních dílů.

Description

Oblast techniky
Předkládané řešení se týká vysokohodnotného cementového kompozitu, který obsahuje inertní křemenné plnivo, jemně mletou křemičitou moučku a pojivo na cementové bázi s vysokým obsahem amorfního oxidu křemičitého.
Dosavadní stav techniky
Betony v moderním slova smyslu na bázi cementu jsou známy již více než 100 let. Většinou se jedná o směsi portlandského cementu, hrubého a jemného kameniva, vody a chemických a minerálních přísad. Zhruba od počátku osmdesátých let se do betonu začaly přidávat křemičité úlety, někdy také nazývané mikrosilika, které vznikají jako odpodaní materiál při řadě metalurgických procesů. Z chemického hlediska se jedná o amorfní oxid křemičitý a jednotlivé částice mají průměr 5 až10 nm. Tyto částice se potom zhlukují do aglomerátů, které mají průměr 0,1 až 1 pm. Aglomeráty se opět shlukují do větších shluků, které mají celkový průměr mezi 20 a 30 pm. Díky svému velkému měrnému povrchu - BET = 10 až 30 m2/g, jsou velmi reaktivní a vhodným způsobem doplňují granulometrickou křivku směsi.
Díky použití mikrosiliky a moderních superplastifikátorů bylo možné vytvořit skupinu betonů, která se nazývá vysokopevnostní a někdy také vysokohodnotná s pevnostmi v tlaku po 28 dnech zrání při normálních podmínkách vyššími než 100 MPa.
Vysokých pevností v betonu je možné dosáhnout několika způsoby. Jedním z nich je náhrada písku v cementové matrici jiným vysocehodnotným materiálem, který je schopný účastnit se chemických reakcí při hydrataci cementu. Toto řešení je ovšem značné nákladné a v běžné stavební činnosti nepoužitelné, právě z hlediska několikanásobně vyšší ceny takto vytvořeného materiálu.
V literatuře bylo také popsáno použití kameniva o velmi vysoké pevnosti, případně náhrada kameniva za ocelové broky. Toto řešení opět zvyšuje neúměrně náklady na výrobu, díky vysoké ceně tohoto kameniva.
-2Podstatného zlepšení mechanických parametrů betonu je možné také dosáhnout aplikací vysokého množství vyztužujích vláken. Typicky se jedná o množství 10 až 15% v jednotce objemu, přičemž vlákna bývají jak organická, tak ocelová. Takovéto množství vláken ovšem neúměrně zvyšuje náklady na výrobu. Zejména dobrá homogenizace takovéto směsi je v podmínkách stavby nerealizovatelná.
Další možností jak zvýšit výslednou pevnost betonu je použití speciálních metod míchání, jako je míchání pomocí speciálních vysokootáčkových mixérů, míchnání za vysokého tlaku, použití teplé záměsové vody případně kombinace předchozího. Tato opatření jsou opět velmi problematická pro použití na stavbě a jsou prakticky aplikovatelná pouze při výrobě prefabrikovaných dílců.
Vytvrzováním betonu za zvýšené teploty je také možné dosáhnout rychlejší hydraulické reakce a tím hutnější struktury betonu. Toto řešení je opět značně nákladné a v podmínkách běžné stavební výroby velmi nevýhodné a prakticky nepoužitelné.
WO 2005/077857 popisuje betony velmi vysokých pevností, které se skládají ze směsi bauxitových písků a křemičitých úletů. Do takto přípravné směsi jsou přidávány ultrajemné uhličitany vápenaté s definovaným měrným povrchem jako více než 10 m2/g a tvarovým indexem minimálně 0,3 kde tento index je poměr mezi tloušťkou a délkou částice. Průměr těchto částic je zhruba kolem 70 nm. Přidání ultrajemných uhličitanů vápenatých do směsi zlepšuje vlastnosti pohledového betonu, zejména jeho bělost.
W02006/134080 A1 popisuje použití částic uhličitanu vápenatého jako příměsi do stavebních materiálů jako jsou štuk, omítka a malta. Výsledkem je přidánní těchto částic je zvýšení odolnosti proti obrusu ale nikoli zvýšení pevnosti.
US 6,478,867 popisuje betony, do kterých jsou přidávána vlákna, ať již organická nebo metalická, která pomáhají zvyšovat schopnost absorbovat energii a zvyšují duktilitu zkušebních těles.
• · · ·
-3US 2010/0326326 A1 popisuje duktilní vysokohodnotný beton, který obsahuje drobné kamenivo, pucolánové příměsi skleněná vlákna v množství 0,5 až 5% z objemu ztvrdlého vzorku. Vlákna jsou složena z jemných nitek o průměru menším než 30 pm a jsou vyrobena z alkalirezistentního skla. Jednotlivá vlákna mohou být rovná nebo tvarovaná a jeich poměr stran je od 6ti do 120.
Podstata vynálezu
Předkládané výhodné provedení vysokopevnostního kompozitu obsahuje následující složky v hmotnostních podílech: 100 dílů portlandského cementu vysoké pevnostní třídy. Dále 100 až 200 hmotnostních dílů jemného písku o zrnitosti 0,01 až 1 mm. 25 dílů mikromletých křemenných částic o průměru menším než 10 pm a z 10 až 40 dílů pucoíánových příměsí. Dále obsahuje superplastifikátor nebo jejich směs na bázi polykarboxylátu v množství 1 až 5 hmotnostních dílů a 10 až 30 hmotnostních dílů vody.
Ve výhodném provedení je použit ideálně čistý portlandský cement, nebo cement definovaný v evropské normě jako CEM I 52,5R.
Ve výhodném provedení je použita kombinace křemičitého úletu a křemeného písku a to v poměru 1:1. Toto výhodné provedení umožňuje snížit cenu kompozitu a přitom zůstávají zachovány jeho vysokohodnotné parametry, zejména pak pevnost v tlaku a odolnost proti agresivním látkám.
V předkládaném výhodném provedení obsahuje vysokohodnotný cementový kompozit dva typy superplastifikátorů, každý s jiným typem účinku. První typ superplastifikátoru působí jako velmi účinný ztekucovač. Druhý upravuje dobu zpracovatelnosti a viskozitu směsi, přičemž pozitivně ovlivňuje nárůst počátečních pevností při zachování dobré zpracovatelnosti. Poměr plastifikátorů je ve výhodném provedení 3 : 2, přičemž celková dávka plastifikátorů nepřesahuje 5 hmotnostních dílů směsi pro výrobu kompozitu.
Předkládané výhodné řešení umožňuje vytvořit konstrukční vysokohodnotné cementové kompozity s pevností v tlaku vyšší než 150 MPa po dvacetiosmi dnech při zrání betonu ve vodě při normální teplotě.
-4• · · · • · · · · · ···
Při aplikaci tohoto výhodného řešení není nutné používat speciální metody ošetřování betonu jako je propařování nebo speciální metody míchání, jako je míchání za zvýšené teploty, zvýšeného tlaku nebo použistí vysokootáčkových mixérů.
Výhodné provedení obsahuje směs dvou křemičitých písků, smíchané ideálně v poměru 1 : 0,4. První, jemnější typ písku má ve výhodném provedeni velikost částic D50 až D90 v rozmezí mezi 0,4 až 0,6 mm. Druhý, hrubší typ pisk má ve výhodném provedení velikost částic D50 až D90 mezi 0,2 až 0,8 mm.
Ve výhodném provedení je optimalizována granulometrická křivka pevných částic tak, že je zvýšena sypná hmotnost celé směsi tím, že menší částice zapadají mezi částice větší. Díky plynulé granulometrické křivce umožňuje toto výhodné řešení použít k výrobě vysokohodnotného cementového kompozitu standartní horizontální míchačky pro jemnozrnné směsi. Výhodné složení směsi rovněž umožňuje použití potravinářských mixérů pro přípravu kompozitu.
Kompozit v tomto výhodném provedení je při přípravě směsi velmi tekutý, ideálně je směs samozhutnitelná, což odstraňuje dodatečné náklady na ukládání směsi a zjednodušuje celý proces. S výhodou je doba zpracovatelnosti tohoto kompozitu 15 až 30 min v závislosti na vnějších podmínkách. Díky tomu toto výhodné provedení dosahuje velmi vyskoých pevností již po 24 hodinách po uložení do bednění.
Samotný kompozit je možné vytvoří pomocí známých metod, jako je smíchání pevných částic a vody, přičemž ale musí bý dodržen výhodný postup míchání uvedený v kapitole příklady uskutečnění technického řešení. Dále se kompozit může ukládat do běžně používaného a dostupného bednění určeného pro beton a kjeho ukládání je možné použít následující postupy: liti do bednění, injektáž, pumpování, extrudování a další.
Příklady uskutečnění vynálezu
Při výrobě vysokohodnotného cementového kompozitu je nutné bezpodmínečně dodržet postup míchání, jinak může dojít k nedostatečné
homogenizaci směsi a poklesu mechanických parametrů vytvrzeného kompozitu.
V první fázi míchání je do vhodné horizontální míchačky nadávkován všechen písek, tedy obě frakce, spolu s křemičitými úlety. Tyto složky jsou míchány po dobu minimálně 5 min. Tím dojde k dobrému promíchání velmi jemných částic křemičitých úletů s hrubými zrny kameniva. V další fázi je do takto vzniklé směsi přidána křemenná moučka příslušné frakce jak je popsáno výše. Spolu s křemennou močkou je do směsi přidán také všechen cement a směs je míchána po dobu dalších 5 minut.
V poslední fázi míchání je do směsi pomalu dávkována voda a plastifikátory po dobu 5 minut a to následujícím způsobem. V první minutě je do směsi dávkován superplastifikátor, resp. superplastifikátory spolu s 90% záměsové vody. Směs je zpočátku velmi hutná, ale po cca 3 minutách dojde k aktivaci plastifikátorů a směs začíná mít viskózní charakter. V této fázi se přistoupí k jemnému dávkování vody, jejíž přesné množství závisí na okolních podmínkách, zejména pak teplotě, reaktivnosti použitého cementu a typu použitých křemičitých úletů. Konečné množství vody pak závisí na požadované zpracovatelnosti a způsoby využití takto vzniklého kompozitu.
Výsledkem tohto procesu je viskózní hmota, která vytvrzuje pomocí hydraulické reakce cementu s vodou. Výsledný kompozit má poté tvar podle použitého bednění a objemovou hmotnost 2300 až 2400 kg/m3. Níže jsou uvedeny příklady složení tohoto kompozitu jednak v hmotnostních dílech a jednak v množství na 1 m3 čerstvé směsi.
Tab. 1: Příklad 1
Složka Obsah v hmotnostních dílech Obsah v kg na 1 m3 směsi
CEM I 52,5 R 100 800
Křemičitý úlet 25 200
Křemenná moučka 25 200
Voda 22 176
Superplastifikátor 1 (gold) 3,1 24,8
Superplastifikátor 2 (HE) 1,9 15,2
Písek jemný 42 336
Písek hrubý 100 800
Tab. 2: Příklad 2-směs s použitím pouze jemného písku a jiných typů plastifikátorů
Složka Obsah v hmotnostních dílech Obsah v kg na 1 m3 směsi
CEM 1 52,5 R 100 800
Křemičitý úlet 25 200
Křemenná moučka 25 200
Voda 25 200
Superplastifikátor 3 (30HE) 2,5 20
Superplastifikátor 4 (1035) 2,5 20
Písek jemný 140 1120
Písek hrubý 0 0
Tab. 3: Příklad 3: směs se sníženým množstvím křemičitých úletů
Složka Obsah v hmotnostních dílech Obsah v kg na 1 m3 směsi
CEM I 52,5 R 100 800
Křemičitý úlet 18 144
Křemenná moučka 32 256
Voda 20 160
Superplastifikátor 3 (30HE) 2,5 20
Superplastifikátor 4 (1035) 2,5 20
Písek jemný 84 672
Písek hrubý 56 448
Konkrétní výrobci složek uvedených v příkladech:
Složka Označení Výrobce
Cement CEMI 52,5R Českomoravský cement, a.s
Křemičitý úlet Stachesil S Stachema Kolín, s.r.o.
Křemenná moučka ST9 Sklopísek Střeleč, a.s.
Superplastifikátor 1 SVC 20 Gold Sika CZ, s.r.o.
Superplastifikátor 2 SVC 20 HE Sika CZ, s.r.o.
Superplastifikátor 3 SVC 30 HE Sika CZ, s.r.o.
-7- • · · · · · · • · · · · • · · · · · • · · · · ···· ·♦ ·· · ··
Superplastifikátor 24 SVC 1035 Sika CZ, s.r.o.
Písek jemný ST 01/06 Sklopísek Střeleč, a.s.
Písek hrubý ST 03/08 Sklopísek Střeleč, a.s.
Průmyslová využitelnost
Toto výhodné provedení je možné použít například na výrobu sanačních hmot s vysokou přidanou hodnotou na zpevňování stávajích betonových konstrukcí. Toto výhodné provedení je dále 100% kompatibilní podkladovým betonem, protože se jedná o kompozit na cementové bázi. Ve výhoném provedení tedy dochází k chemickým reakcím mezi starým, zesilovaným betonem a novým, sanačním vysokohodnotným kompozitem.

Claims (8)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Vysokohodnotný cementový kompozit, který se skládá z cementové matrice, křemenného plniva a pucolánových příměsí, který vznikne smísením s vodou, vyznačující se tím, že pojivová složka se skládá ze 100 hmotnostních dílů cementu, z 10 až 40 dílů pucolánových příměsí, 10 až 30 dílů vody a 1 až 5 dílů superplastifikátoru, přičemž plnivo tvoří inertní křemenné písky o zrnitosti 0,01 až 1 mm v množství 100 až 200 hmotnostních dílů a mikromleté příměsi o velikosti částic menší než 10 pm v množství 25 hmotnostních dílů.
  2. 2. Vysokohodnotný cementový kompozit, podle nároku 1, vyznačující se t í m , že pucolánovou příměsí jsou křemičité úlety s obsahem amorfního S1O2 minimálně 90% a průměrnou velikostí částic menší než 1 pm.
  3. 3. Vysokohodnotný cementový kompozit, podle nároku 1, vyznačující se tím, že pucolánovou příměsí je vysokopecní struska s obsahem amorfního S1O2 minimálně 50% a průměrnou velikostí částic menší než 10 pm.
  4. 4. Vysokohodnotný cementový kompozit, podle nároků 1 až 3, vyznačující se tí m , že superplastifikátor je sloučenina na bázi polykarboxylátu, zejména poly-ether karboxylát.
  5. 5. Vysokohodnotný cementový kompozit, podle nároku 4, vyznačující se t í m , že má kombinaci superplastifikátorů v poměru 1 : 0,2 až 1 : 1, ideálně 1: 0,6.
    • 9
  6. 6. Vysokohodnotný cementový kompozit, podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že obsahuje dva typy křemenného písku v celkovém množství 100 až 200 hmotnostních dílů, v poměru 1 : 0,4, přičemž první typ písku má d50 0,4 až 0,6 mm a druhý typ písku má d50 0,2 až 0,4 mm.
  7. 7. Vysokohodnotný cementový kompozit, podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že mikromletou příměsí je křemenná moučka o střední velikosti zrna 5 až 7 pm.
  8. 8. Vysokohodnotný cementový kompozit, podle kteréhokoli z předchozích nároků vyznačující se t í m , že pevnost v tlaku tohoto kompozitu po 28 dnech je vyšší než 130 Mpa.
CZ2012-810A 2012-11-20 2012-11-20 Vysokohodnotný cementový kompozit CZ305168B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2012-810A CZ305168B6 (cs) 2012-11-20 2012-11-20 Vysokohodnotný cementový kompozit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2012-810A CZ305168B6 (cs) 2012-11-20 2012-11-20 Vysokohodnotný cementový kompozit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2012810A3 true CZ2012810A3 (cs) 2014-10-01
CZ305168B6 CZ305168B6 (cs) 2015-05-27

Family

ID=51617962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2012-810A CZ305168B6 (cs) 2012-11-20 2012-11-20 Vysokohodnotný cementový kompozit

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ305168B6 (cs)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ306663B6 (cs) * 2015-09-01 2017-04-26 ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ­ technickĂ© v Praze, Fakulta stavebnĂ­ Suchá prefabrikovaná směs multifunkčního silikátového kompozitu

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL113587A (en) * 1994-06-03 1999-05-09 Nat Gypsum Co Cementitious gypsum-containing compositions and materials made therefrom
DE4428692C2 (de) * 1994-08-12 1996-09-05 Dyckerhoff Ag Trockengemenge zur Herstellung einer Zementsuspension sowie Verfahren zu seiner Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
FR2771406B1 (fr) * 1997-11-27 2000-02-11 Bouygues Sa Beton de fibres metalliques, matrice cimentaire et premelanges pour la preparation de la matrice et du beton
CZ20012648A3 (cs) * 2001-07-20 2003-03-12 Moramis Holding, A. S. Hydroizolační hmota
JP3888685B2 (ja) * 2003-04-01 2007-03-07 オリエンタル建設株式会社 高強度メッシュで補強された有機繊維含有高強度コンクリート板
EP2072481A1 (en) * 2007-12-21 2009-06-24 Lafarge Concrete composition

Also Published As

Publication number Publication date
CZ305168B6 (cs) 2015-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Beglarigale et al. Pull-out behavior of steel fiber embedded in flowable RPC and ordinary mortar
Laskar et al. Preparation and tests for workability, compressive and bond strength of ultra-fine slag based geopolymer as concrete repairing agent
Corinaldesi et al. The influence of expansive agent on the performance of fibre reinforced cement-based composites
EP2067753A1 (en) Concrete Mix
CN104211358B (zh) 一种快硬早强高延性水泥基复合材料及其制备方法
Corinaldesi et al. Mechanical characterization of Engineered Cement-based Composites prepared with hybrid fibres and expansive agent
US20040247846A1 (en) Hydraulic composition
CZ20032694A3 (cs) Nízkohustotní aditivum na bázi hydrátu křemičitanu vápenatého pro urychlené dosažení pevnosti cementových výrobků
JP2004507431A (ja) 超高強度と延性を有する繊維含有コンクリート
CN113816685A (zh) 一种超高强超高韧性混凝土及其制备方法
CN112745085A (zh) 可喷射pva-ecc高延性水泥基复合材料及制备方法
WO2016198108A1 (en) Advanced fiber reinforced concrete mix designs
WO2008044361A1 (fr) Produit de remplissage pour un joint de renforcement et procédé de remplissage de joint de renforcement à l'aide de celui-ci
Corinaldesi et al. The influence of calcium oxide addition on properties of fiber reinforced cement-based composites
Zhang et al. Mechanical properties of polyvinyl alcohol fiber-reinforced concrete composite containing fly ash and nano-SiO2
Gesoglu et al. Properties of ultra-high performance fiber reinforced cementitious composites made with gypsum-contaminated aggregates and cured at normal and elevated temperatures
JP2012153577A (ja) 自己修復コンクリート混和材、その製造方法及び該混和材を用いた自己修復コンクリート材料
JP4413532B2 (ja) 水硬性組成物の補強用繊維及びそれを含む水硬性組成物
Demircan et al. The effect of animal and synthetic fibers on the physico-mechanical durability and microstructure properties of natural hydraulic lime-based mortars
CN111892362A (zh) 一种建筑砂浆及其制备方法
CN120641369A (zh) 超高性能纤维增强灌浆
KR100865848B1 (ko) 입도 분급 미립자 시멘트를 이용하여 제조한 거푸집 조기탈형용 조강형 시멘트 및 그 제조방법
CN107311542B (zh) 一种用于坡度路面的高延性水泥基复合材料及其制备方法
Hela et al. Development of ultra high performance concrete and reactive powder concrete with nanosilica
CN118063171B (zh) 高延性混凝土及其制备方法