CZ35293A3

CZ35293A3 - Homogeneous tar and cement composition, and process for preparing thereof

Info

Publication number: CZ35293A3
Application number: CS93352A
Authority: CZ
Inventors: John F Schneider; Kurt A Schneider
Original assignee: John F Schneider; Kurt A Schneider
Priority date: 1990-09-07
Filing date: 1991-08-29
Publication date: 1994-01-19
Also published as: SK16693A3; HU9300597D0; JPH06500528A; EP0547160B1; ATE124675T1; NO930814D0; DK0547160T3; WO1992004292A1; EP0547160A1; HUT68584A; GR3017503T3; BR9106820A; NO930814L; DE69111073D1; CA2091169A1; ES2077246T3; US5116420A; AU8744591A; FI930928A0; PL298543A1

Description

Oblast technikv

Předložený vynález se týká zlepšených spojivových kompozic, které mají zvýšenou ohybovou, tahovou a střihovou pevnost, odolnost vůči opotřebování, sníženou propustnost a zlepšenou zpracovatelnost, jako dosavadní cementové kompozice. Obzvlášť se vynález týká spoj ivových kompozic připravených z premixu obsahujícího emulgační systém, dehtovou složku jako i způsob vytváření tvarových předmětů z těchto kompozic. Výhodné je, když vodný premix používaný na přípravu spojivových kompozic obsahuje i zbytkové množství tripolyfosfátu sodného.

Dosavadní stav technikv

Anorganická spoj iva po smíchání s vodou vytvářej í pasty, kterých charakteristickou vlastností je tuhnutí a tvrdnutí. Tyto spojiva jsou schopné spojovat tuhé složky do soudržné struktury. Anogranická spojiva se rozdělují podle způsobu tuhnutí a tvrdnutí na hydraulické a nehydraulické. Například hydraulická spojiva jsou schopná tuhnutí a tvrdnutí na vzduchu a pod vodou, zatímco nehydraulická spojiva jsou schopna tvrdnout jen na vzduchu. Viz Z. D. Jastrebsky, The Nátuře and Properties of Engineering Matirials, 2. vydání, John Viley and Sons, New York (1977), s. 356, který se tu cituje pro úplnost.

Nejvíce používaným hydraulickým spojivem je takzvaný portlandský cement, jež se získá zahříváním homogenní směsi, složené hlavně z vápenatých a jílovitých materiálů, anebo jiných látek obsahujících oxid křemičitý, oxid hlinitý a oxid železitý, při teplotě tvorby slinku přibližně 1400°C. Částečně zpečený materiál nazývaný slinek se potom mele na velmi jemný prášek. Po smíchání s vodou vytváří ztvrdnutou

CO

GC

C/¹ hmotu sestávající hlavně z kalciumsilikát hydrátu (C-S-H), který podobně jako jiné gely obsahuje siř kapilárních pórů a gelových pórů. Celková pórovítost typicky vytvrdnuté pasty portlandského cementu je přibližně 30 až 40 % obj. s velmi širokou distribuci velikostí pórů, průměr kterých se pohybuje od 10 do 0,002 gm. Gelová pórovitost tvořená velmi malými póry pod 0,01 gm představuje přibližně 26 % obj. a zbytek tvoří pórovitost kapilárně sítě. Viz Z. D. Jastrebsky výše uvedená citace s. 356 až 361.

Portlandské cementy mohou obsahovat i další přídavné příměsi. Například malé množství síranu vápenatého ve formě sádrovce, anebo anhydritu se přidávají po dobu mletí surovin na regulaci času tuhnutí a zlepšení vývoje pevností portlandského cementu. Někdy jsou cementové pasty impregnované kapalnými organickými monoméry a nebo kapalnou sírou, které polymerizuji při výrobě za vzniku polymér - impregnovaného betonu. Viz 5 Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, třetí vyd., John Viley and Sons, New York (1978), s. 163, která je tu citovaná pro úplnost. Jiné přídavky zahrnují přísady na snížení spotřeby vody, plastifikátory, provzdušňující a odpěňovací přísady jemný křemen, létavý popílek, latexové polyméry a podobně.

V předcházejícím patentu přihlašovatele US patentu č. 4.930 428, který je tu citovaný pro úplnost, jsou opsané vysoko pevné betonové kompozice vytvořené z vody s obsahem okolo 0,5 až 100 ppm (parts per million) zůstatkového tripolyfosfátu sodného (STP). Překvapující bylo zjištění, že betonová kompozice vykazuje vysokou pevnost, hustotu a menší pórovitost, jako běžné betonové kompozice. Tato kompozice je významně zlepšená oproti běžným betonům.

Avšak, podobně jako v případě běžných betonů, několik nevýhodných vlastností jim zůstane.

Běžné betony nejsou ohybné, nebo elastické. Tak, jak běžný beton je vystavený působení ohybové, tahové a/anebo střihové síly, naruší se nebo praskne po podstoupení relativně malé deformace. Běžné betony jsou poměrně propustné a pórovité, a proto často transportuji a ponechávají si vysoký stupeň zachycené vlhkosti.

Tendence běžných betonů k zachycování vlhkosti může představovat zvláště problémy v horkém, anebo studeném podnebí. Například vlhkost zadržená v betonu, v čase období mrazů způsobí vytvoření a rozpínání ledových krystalů, které často způsobují praskání betonu. Tento jev, označovaný jako mrazové nebezpečí je převládající zvláště v oblastech vystavených vícenásobnému cyklu mrznutí-obleva. V takovýchto oblastech je životnost běžných betonů často velmi redukovaná tímto jevem. Navíc v úsilí překonat náchylnost běžných betonů k porušování, anebo praskání v tomto podnebí, j sou běžné betony provzdušňované přidáváním různých příměsí, jež zvyšují záchyt vzduchu v těchto kompozicích.

Relativně vysoká propustnost běžných betonů omezuje též druhy létavých popílků, které je možno přidat do těchto kompozic. Například jen takzvané čisté popílky, jako jsou popílky získávané z uhlím vykuřovaných tepelných elektrární mohou být použité v běžných betonových směsích. Létavé popílky, které mohou obsahovat organické, nebo anorganické znečištěniny také jako ty, které se získají spalováním odpadu se nemohou využít, protože takovéto znečištěniny mají sklon k vylouhování z běžných betonů, když jsou vystavené dešti, anebo tajícímu sněhu.

Nakonec běžné betony mohou být těžce zpracovatelné. Po odlití běžné betony často vyžadují významné urovnávání a uhlazení, aby se získal hladký použitelný povrch. Navíc tendence běžných betonů k výronu vody na povrch, často zhoršuje schopnost získat hladký povrch. Ve skutečnosti, když se povrch betonu hladí příliš intenzívně, vysychá na volnou práškovou hmotu, která se musí nahradit. Proto existuje potřeba spojivových kompozic, které vykazují značně vyšší ohybovou, tahovou a smykovou pevnost, snižují propustnost, což poskytuje zvýšenou zpracovatelnost ve vztahu k běžně dostupným cementovým kompozicím.

Existuje též potřeba metod zlepšení ohybové, tahové a střihové pevnosti a jiných požadovaných vlastností spojivových kompozic a předmětů vyrobených z těchto kompozic.

Proto předmětem předloženého vynálezu je poskytnutí spoj ivových kompozic, které j sou podstatně více ohebné, odolné vůči tahu a střihu, méně propustně a poskytují zvýšenou zpracovatelnost, jako do současné doby známé cementové kompozice. Navíc předmětem předloženého vynálezu je též poskytnutí spojivových kompozic, jež prostřednictvím přednostního přídavku tripolyfosfátu sodného vykazují též mnohé z výhodných vlastností popsaných v přihlašovatelově US patentu č. 4 930 428.

Navíc předmětem předloženého vynálezu je též poskytnutí vodného premixu na použití ke zlepšení ohybové, tahové a smykové pevnosti, jako i jiných požadovaných vlastností spojivových kompozic.

Nakonec předmětem předloženého vynálezu je též poskytnutí způsobu výroby tvarových předmětů z těchto kompozic.

Podstata vvnálezu

Naznačené cíle jsou dosažené spojivovou kompozicí vytvořenou ze směsi následujících přísad: asi 0 až asi 85 % hmotnostních kameniva, asi 7 až asi 90 % hmotnostních suchého cementu, asi 3 až asi 10 % hmotnostních vodného premixu a asi 0 až asi 50 % hmotnostních létavého popílku, přičemž % hmotnostní j sou vztáhnuté na hmotnost celé kompozice a poměr vodného premixu k suchému spojivému materiálu (tj. suchý cement a létavý popílek) jsou postačující na vytvoření směsi vhodné na lití. Vodný premix je vysoko disperzná směs vody, emulgačního systému a dehtové složky, přičemž dehtová složka tvoří přibližně 0,10 až přibližně 25,0 % hmotnostních vodného premixu. Navíc, vodný premix výhodně obsahuje od přibližně 0,5 do přibližně 180 ppm zbytkového tripolyfosfátu sodného.

Předložený vynález se týká též vodného premixu pro betony tvarované ze směsi následovných přísad: přibližně 0,05 až přibližně 15 % hmotnostních emulgačného systému, přibližně 0,10 až přibližně 25,0 % hmotnostních dehtové složky a přibližně 65 až přibližně 99 % hmotnostních vody, přičemž hmotnostní % přísad jsou vztáhnuté na celkovou hmotnost premixu. Navíc premix s výhodou obsahuje výše uvedené množství zbytkového tripolyfosfátu sodného.

Premix sestává z rovnoměrně distribuované disperze dehtové složky ve vodě. S výhodou má koloidní velikosti a zvláště výhodné je, když je podstatně stabilná vůči usazování, oddělování, anebo j inému způsobu přeměny na nedisperzní směs.

Navíc, předložený vynález je též zaměřený na postup výroby spoj ivových tvarových prvků. Postup zahrnuj e kroky míchání vody s emulzním systémem a dehtovou složkou v odpovídajících poměrech, jako už bylo ukázáno za tvorby vodného premixu vytvářejíc tak tekutou spojivovou směs mícháním vodného premixu s kamenivem, suchým cementem a zvoleným létavým popílkem a litím tekuté spojivové směsi do debnění ponechaj íc směs vytvrdnout do spoj ivového tvarového prvku. Navíc postup výroby spojivových tvarových prvků bude přednostně zahrnovat promíchání tripolyfosfátu sodného do vodného premixu tak, že dojde ke změkčení vody a zbytková část vzpomínaného tripolyfosfátu sodného zůstane ve vodném premixe.

Dalším předmětem předloženého vynálezu je poskytnutí postupu ke zvýšení ohybové, tahové a střihové pevnosti při poklesu propustnosti cementové kompozice. Postup zahrnuje kroky tvorby cementové kompozice z kombinace spojivových složek a vodného premixu obsahujícícho vodu, emulgační systém a dehtovou složku v už vzpomínaných poměrech. Navíc vodný premix má s výhodou obsahovat vhodné zastoupení zbytkového tripolyfosfátu sodného, o němž se již hovořilo.

Nakonec předložený vynález poskytuje též tvarové prvky vytvarované postupem s emulzním systémem a premixu v již uvedených tekutou spoj ivovou zastoupení vodného a lítavým popílekem zahrňujícím kroky smíchání vody dehtovou složkou za tvorby vodného vhodných zastoupeních vytvářej íc tak směs mícháním uvedených vhodných premixu s plnivem, suchým cementem a nalitím tekuté spoj ivové směsi do bednění tak, že směs vytvrdne na tvarový prvek.

Tak, jako v předcházejících případech, výhodně vodný premix dále obsahuje přiměřené výše uvedené množství zbytkového tripolyfosfátu sodného.

Postupy, spojivové složení a z nich vytvářené prvky podle předloženého vynálezu výhodně vykazuj i překvapivě zvýšenou ohybovou, tahovou a smykovou pevnost, zvýšenou stálost vůči opotřebování, snížení propustnosti a zlepšenou zpracovatelnost v porovnání s kompozicemi cementu, anebo betonů bez obsahu emulgované dehtové složky a výhodného zbytkového množství tripolyfosfátu sodného.

Podrobný popis vynálezu

Předložený vynález poskytuje spojivové složení získané ze směsi suchého cementu, kameniva, případného popílku a dehtu ve vodném roztoku (vodný premix). Přednostně vodný premix obsahuje též zbytkové množství tripolyfosfátu sodného (STP). Konkrétněji, předložená spojivová kompozice se vytváří kombinací složek zahrňuj ících přibližně 0 až 85 % hmotnostních plniv, přibližně 7 až 90 % hmotnostních suchého cementu, přibližně 3 až 10 % hmotnostních vodného premixu, a asi 0 až 50 % létavého popílku. Přednostně kombinace složek sestává z přibližně 35 až 85 % hmotnostních kameniv, asi 7 až 70 % hmotnostních suchého cementu, přibližně 4 až 8 % hmotnostních vodného premixu a přibližně 1 až 30 % hmotnostních létavého popílku. S výhodou kombinace složek sestává z přibližně 70 až 82 % hmotnostních plniv, přibližně 9 až 25 % hmotnostních suchého cementu, přibližně 5 až 9 % hmotnostních vodného premixu a přibližně 1 až 4 % hmotnostních létavého popílku. Zvlášť výhodná kombinace složek sestává přibližně z 75 až 80 % hmotnostních kameniv, přibližně 10 až 15 % hmotnostních suchého cementu, přibližně 6 až 8 % hmotnostních vodného premixu a přibližně 2 až 3 % hmotnostních létavého popílku.

Vodný premix se připraví přidáním nejdříve emulgačního systému a potom dehtové složky k vodě, která se má zamíchat se suchými spojivovými složkami kompozice, tj. plnivem, suchým cementem a případným popílkem. Přednostně dehtová složka sestává z přibližně 0,1 až 25,0 % hmotnostních vodného premixu, s výhodou z přibližně 5,0 až 12,5 % hmotnostních a podle předloženého vynálezu zvláště výhodně z přibližně 7,0 až 9,0 % hmotnostních složek vodného premixu. Zastoupení dehtové složky, vyjádřené jako % hmotnostní z celkového zastoupení je od 0,01 až 1,7 % hmotnostních, s výhodou přibližně od 0,3 až 0,8% hmotnostních z celkové hmotnosti kompozice.

Emulgační systém sestává z jednoho, anebo více primárních emulgátorů, povrchově aktivních látek, anebo dispergačních činidel, stejně jako druhotných volitelných činidel v množstvích dostatečných k vytvoření v podstatě homogenní, extrémně jemné makromolekulám! disperze dehtové složky vo vodě. Emulgační systém přednostně představuje 0,05 až přibližně 15,0 % hmotnostních, s výhodou přibližně 0,1 až přibližně 12 % hmotnostních, zvláště výhodně přibližně 1 až 10 % hmotnostních z hmotnosti premixu.

Kromě toho, vodný premix používaný v předloženém vynálezu má dále přednostně obsahovat nadbytek STP proti množství, které je účinné na změkčení vody, která se má smíchat s dehtovou složkou, emulgačním systémem a suchými spojivovými složkami kompozice. Přídavek nadbytku STP vytváří vodný premix, který má zbytkový obsah STP, s výhodou přibližně 0,5 až 180 ppm. Výhodnější vodný premix bude obsahovat přibližně 15 až 22 ppm zbytkového STP a zvláště výhodně přibližně 18 až 21 ppm zbytkového STP.

Tripolyf osf át sodný (Na^P^O-^g) , činidlo široce využívané na změkčování vody, je sůl kovového sodíku s anionem všeobecného vzorce /Ρ_η0·5_η+ι/, přičemž n = 3 Tripolyfosfát sodný (STP) je lineární polyfosfát, který je možno připravit molekulární dehydratací mono- a disodných fosfátů. Viz index firmy Merck, 10. vydání. M Vindholz a další, eds., Merck & Go. (1983) vo vstupu 8544, který je tu citovaný pro úplnost. Pro účel tohoto vynálezu je žádoucí začlenit tuto polymérní podobu STP do vodného premixu před vnesením dehtové složky, emulgačního systému a suchých komponentů.

Jak je tu uvedeno, dehtová složka může být kombinací různých bitumenových materiálů, tak jak jsou určeny standardem D8-89 Americké společnosti pro testování materiálů (ASTM), který je tu citovaný, pro úplnost a které sestávají z různých polyjádrových aromatických sloučenin. Vhodné bitumenové materiály, které je možno použít k tvorbě vodného premixu zahrňují, bez omezení, ropný asfalt získaný z rafinačního procesu (např. přímo redukovaný asfalt, tepelně štěpený asfalt, vzduchem foukaný asfalt, propanem precipitovaný asfalt), přírodní asfalt s kolísajícím zastoupením minerálů (např. gilstonitu, graphamitu, černé smoly, bermudská a trinidadská ložiska),, gumu z -těžkých olejů včleněnou do bitumenů (tj. guma dispergovaná v některém z uvedených bitumenových materiálů), živici včleněnou do bitumenů (tj. pryskyřice dispergovaná do některého z uvedených bitumenových materiálů), uhelné dehty, olejové dehty, smoly, smoly z taliového oleje a ostatní pyrogénní dehtové destiláty z vodného plynu, dřeva, rašeliny, kostí, břidlice, pryskyřice a dehtů z mastných kyselin. Navíc bude oceněno, že některý zdroj polyjádrových aromatických sloučenin, či přírodný nebo syntetický, je považován za pole působnosti předloženého vynálezu. Příklady zahrňující polybifenyly, rozpuštěné antracenové sloučeniny, fenantracenové sloučeniny, benzo-substituované naftaleny, acetnaftaleny a podobné polyaromatické kapaliny, viskozní kapaliny, anebo tuhé sloučeniny.

Zvlášť výhodné bitumenové materiály, v souladu s tímto vynálezem j sou uhelné dehty a j ej ich deriváty, které j sou viskózně černé až hnědé kapaliny, které jsou výsledkem destruktivní destilace žírného uhlí v teplotním rozmezí mezi 450 až 1200θ0. Pro úplnější pojednání o výrobě a složení uhelných dehtů, viz 19 Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 653 až 682, (druhé vyd. 1969), která je tu citovaná pro úplnost.

Emulgační systém vodného premixu podle předloženého vynálezu obsahuje dostatečné množství primárních emulgátorů, povrchově aktivních, anebo dispergačních činidel na dispergování bitumenozních materiálů do vodné složky vodného premixu za účelem vytvoření emulze typu olej ve vodě. Ve všeobecnosti primárně emulgační činidla využívané při bitumenózních materiálech může představovat jeden nebo více anionových, kationových, anebo neionových povrchověaktivních činidel, které jsou vnášené jako celková směs v zastoupeních vzpomínaných pro emulgační systém. Dále druhotná činidla zahrňující různé jíly jako bentonit, montmorillonit, illit, atapulgit, fullerovou zeminu, diatomit, kaolín a zeolit se mohou případně kombinovat do premixu, který slouží jako smykové, objemové, disperzní a emulgační činidlo. Hmotnostní procenta jílu v poměru k premixu kolísají od přibližně 0 po 80, přednostně přibližně 10 do 40 a s výhodou okolo 25 %, toto hmotnostní procento je navíc k hmotnostnímu procentu 0,01 až 25 procent odpovídajícímu primárnímu emulgátoru, povrchovoaktivní látce a dispergačnímu činidlu. Kyseliny, alkálie, soli, soli vyšších mastných kyselin, ochranné koloidy a podobné látky v odpovídajících funkčních množstvích vztahovaných na množství přítomného primárního emulgátora je možno, ve spojení s primárními emulgátory též použít na emulgaci bitumenózních materiálů ve vodě. Ve všeobecnosti kyseliny se používají primárně s kationovými a/anebo neionovými provrchově aktivními látkami, alkálie se používají primárně s anténovými a/anebo neionovými povrchovoaktivními látkami, soli je možno použít se všemi skupinami povrchově aktivních látek. Navíc, vyšší mastné kyseliny mohou též přispět k emulgaci bitumenózních materiálů.

Příklady kationových emulgátorů zahrňuji hlavně vyšší alkyl alkylén polyamíny, vyšší alkylamíny, vyšší alkyl polyaminoethylén imidozolíny, polyetoxylované, nebo polyaminoimidazolinové deriváty těchto sloučenin a mastných kyselin a kvartérné amonné soli uvedených polyamínových sloučenin.

Kationové emulgátory je možno použít ve spojení s neionovým emulgátorem. Navíc kyseliny, jakými jsou kyselina chlorovodíková, kyselina sulfonová, kyselina octová a podobné kyseliny a ve vodě rozpustné soli, jakými jsou halogenidy alkalických kovů a kovů alkalických zemin a podobné soli je možno též použít ve spojení s těmito kationovými emulgátory. Navíc se dají též použít ochranné koloidy, jakými jsou methyl celulóza, hydroxyethyl celulóza, polyvinyl alkohol, želatina, sůl lignin aminu, polyoxyethylén polypropylén glykol ether, nebo jim podobné koloidy.

Příklady typických anionových emulgátorů zahrňuj i alkalické soli kazeínu, mýdla mastných kyselin, alkalické soli esterů vyšších alkoholů kyseliny sírové, alkylbenzén sulfonan sodný, polyoxyethylén sulfonan sodný, polyoxypropylén sulfonan, jejich směsné polyméry, jejich di a tri sulfonované deriváty a podobné karboxy, anebo sulfonoxy funkcionalizované mastné sloučeniny. Alkálie, jakými jsou NaOH, KOH, NH4OH a ve vodě rozpustné soli alkalických kovů je možno použit ve spojení jmenovanými anionóvými emulgátory.

Příklady neionových emulgátorů zahrňuj i polyoxethylénové estery vyšších alkoholů, polyoxethylénové alkyl fenyl estery, estery polyoxethylénových mastných kyselin, polyoxethylén alkyl estery, estery mastných kyselin glycerolu, estery mastných- kyselin sorbitanu, blokové polymery polyoxethylenu a podobně. Navíc, stejné kyseliny, zásady, soli, anebo ochranné koloidy, jaké je možno použít v kationových, anebo anionových emulzích se dají použít v neionových emulzích. Příklady ochranných koloidů, které se mohou využít s neionovými emulgátory zahrňuji karboxymethyl celulózu, hydroxyethyl celulózu, polyvinylalkohol, lignin sulfonan, polyoxethylen polypropylen glykol ether a podobně.

Upřednostňované emulgátory pro preferované bitumenozní materiály uhelného dehtu podle předloženého vynálezu zahrňují anionové surfaktanty, anebo emulgátory, jakými jsou mono, di a trisulfonované mastné kyseliny, nebo alkoholy stejně jako mono, di a trisulfonované polyetoxy, polypropoxy a smíchané polymérní sloučeniny. Obzvlášť výhodné z nich jsou anionové emulgátory, buď samotné, anebo v kombinaci s méně než převládajícím zastoupením neionových polyetoxy, polypropyl a polyetolypropoly vzpomínaných alkoholů a esterů.

Vedle dehtové složky, emulzního systému a vody, vodný premix podle předloženého vynálezu může obsahovat také jiné přídavky. Například dehtová složka může obsahovat také malé množství akrylonitrilu, kopolyméru butadiénu, anebo styrénu, anebo jiné gumotvorné činidla, jako i různě smáčející, pigmentační a tuhnutí vyvolávající činidla.

Osobité ztělesnění kombinace dehtové složky, primárních a sekundárních emulgačních činidel využívaných v premixe podle předloženého vynálezu je dostupné ve formě zálivkových kompozic příjezdových cest, chodníků a střešní krytiny. Například smolné emulze uhelného dehtu jsou komerčně dostupné z různých zdrojů, zahrnujících bez omezení Koch Industries, Inc., Vichita, Kansas, American Stone-Mix, Inc., Baltimore, Maryland, The Brewer Company, Cincinnati, Ohio a Seal Master Corporation, Kent, Ohio. Navíc je možno ocenit, že i j iné komerčně dostupné bituménozní emulze, které se též používají jako zálivky příjezdových cest, chodníků a střešní krytiny se dají použít jako dehtová složka spojivových kompozic podle předloženého vynálezu.

Když se na přípravu vodného premixu používaného v kompozicích podle předloženého vynálezu použije komerčně dostupná emulze uhelného dehtu potom se upřednostňuje použití emulze obsahující přibližně 20 až 80 % hmotnostních, přednostně 40 až 70 % hmotnostních a s výhodou přibližně 50 % hmotnostních využívaných tuhých látek. Tuhé složky těchto obchodních emulzí typicky obsahuj í tuhé látky smolného dehtu a různé jílové částice, kterými jsou primární hlinité křemičitany, v přibližně ve stejných podílech. Potom z přibližně 20 až 80 % hmotnostních a přednostně z 50 % hmotnostních komerčně emulze uhelného dehtu představuje voda.

V případu použití obchodní emulze uhelného dehtu k přípravě vodného premixu podle předloženého vynálezu je možno ocenit, že přibližně 50 % hmotnostních obchodné emulze představuje voda a 50 % hmotnostních tuhé složky, přičemž jen 50 % hmotnostních těchto tuhých látek představuje upřednostňovanou složku uhelného dehtu a jiné tuhé složky sestávají primárně z různých jílů. V důsledku toho je možno dále ocenit skutečnost, že ve složení spojivových kompozic podle předloženého vynálezu je potřebné vykonat vhodné nastavení, aby se zajistilo vnesení výhodných množstev vody a dehtové složky. Například v protikladu ke koncentrovaným emulzifikovaným uhelným dehtům při výpočtu celkového objemu vody potřebné k přípravě složky vodného premixu podle předloženého vynálezu je možno s objemem vody již přítomné v komerční emulzi uhelného dehtu přiměřeně uvažovat.

Suchý cement je podle předloženého vynálezu běžný, suchý, práškový spojivový vstupní materiál, anebo suchá směs, která se obyčejně míchá s vodou za tvorby cementové pasty. Současné složení zahrňuje přibližně 7 až 90 % hmotnostních suchého cementu, přednostně 9 až 15 % hmotnostních. V jednom provední je poměr suchého cementu k vodnému premixu rovný přibližně 4:1 až přibližně 1:1, přednostně přibližně 2:1 až přibližně 1,5:1 za podmínek nastavených tak, aby množství suchého cementu a zbývaj ícich složek byly postačující na zajištění tokových vlastností kaše k vytvoření směsi vhodné na lití.

Suchý cement, který se má míchat s vodným přemixem má být přednostně typem známým jako portlandský cement, ale může představovat každý konvenční suchý cement zahrnuj ící cementy definované ASTM, Standard C-150, ke kterých popisu je tu připojený odkaz. I když každý z obchodně dostupných portlandských cementů je možno vhodně použít, výhodné chemické složení portlandského cementu užitečného v nynějších vysoce-pevnostních spojivových složeních představuje směs typu I portlandského cementu podle Tabulky 1:

Γ- Tabulka 1 - Složení suchého portlandského cementu
Složka	Přibližný obsah % hmot.
Trikalciumsilikát (3CaO.SiO₂):	45 - 50
Dikalciumsilikát (2CaO.SiO₂):	22-27
Trikalciumaluminát (3CaO.Al₂O₃):	10 - 15
Tetrakalciumaluminoferit (4CaO.A1₂O₃.Fe₂O₃):	5-10
Síran vápenatý (Ca0₄):	2-4
Oxid vápenatý (volné CaO):	0,5 - 1,0
Oxid horačnatý (volné MgO):	2-4
Ztráta žíháním	0,5 - 2

Kamenivo představuje libovolnou kombinaci čistých částicových přírodních minerálů, jakými jsou štěrk, písek a podobně, avšak nezahrňuje žádné podstatné množství půdy, anebo špíny. Navíc kamenivo může představovat uměle připravené složky, jakými jsou gumové prášky, skleněné kuličky, duté mikrokuličky, pryskyřicové pěny, plastové částice, sklená vlákna, nebo různé kovové výtvorky.

Létavý popílek je zrnitý, nespalitelný vedlejší produkt různých spalovacích pochodů, zahrnující bez omezení, spalování uhlí, odpadu a jiných spalitelných materiálů. Přidávání létavého popílku k suchému cementu a kamenivu je podle předloženého vynálezu výhodné.

Osobitně výhodné složení předložené kompozice je vytvořené z kombinace složek zahrnujících přibližně 1362 až 1408 kg kameniva, přibližně 204 až 250 kg suchého portlandského cementu, přibližně 36 až 50 kg popílka a přibližně 109 až 118 kg vody upravené dehtovou složkou v množství od přibližně 5,0 do 8,0 % hmotnostních vodného premixu. Navíc voda, které se používá na vytvoření premixu, výhodně má být upravená takovým množstvím tripolyfosfátu sodného (STP), aby si podržela přibližně 5 až 50, osobitně 18 až 21 ppm zbytkového STP.

Předložená kompozice může též být namíchána jako odlévací spojivová kompozice. Takovéto složení ve všeobecnosti obsahují více suchého portlandského cementu než obyčejné odlévací kompozice a komerčně se využívají například při výrobě žlabů. Když se z vodného premixu připravuje podle předloženého vynálezu odlévací kompozice, postačuje menší množství portlandského cementu, než je obyčejně používané. Když se použije typické množství (tj. přibližně 9 až 30 % hmotnostních) suchého portlandského cementu v kombinaci s vodným premixem, potom výsledná směs je na odlévání příliš hustá. Potom účinnou odlévací kompozici podle předloženého vynálezu s vysokou ohybovou pevností je možno vytvořit za použití přibližně 8 až 20 % hmotnostních suchého portlandského cementu, přibližně 5 až 20 % hmotnostních vodného premixu, přibližně 0 až 85 % hmotnostních kameniva a výhodně přibližně 0 až 50 %· hmotnostních popílku.

Způsob, jakým vodný premix modifikuje makromolekulám! strukturu spojivové kompozice, zvyšujíc při tom její ohybovou a tahovou pevnost, není známý. Několik teorií, které nejsou zvažovány jako omezení, nebo parametry předloženého vynálezu, může vysvětlit tento jev. Protože nepolární složka organického dehtu a elektrostaticky interaktivně anorganické komplexy nejsou míchatelné, očekává se, že účinek emulgačního systému a preferovaného STP vytváří vysokodisperzní amorní dehtovou složku v rámci semikrystalické spojivové složky s vyšším zastoupením. Dehtová disperze má koloidní, anebo makrokoloidní rozměry, takže výsledná struktura sestává z vysokodisperzních makromolekulových domén zpracovávaného množství dehtové složky v zasíťované polokrystalické matrici kalcium aluminosilikátové spojivové složky. Domény odpružují poruchy matrice, takže mechanické a termální napětí matrice disipují poddajností organických domén. Je to umožněno tím, že pí elektronové orbitály polyaromatických sloučenin v dehtové doméně vzájemně působí jako indukované dipóly s elektrostatickými náboj i na anorganickou matrici. Emulgační systém a zvlášť STP může ulehčit takovouto dipolární interakci. Výsledkem je přetvoření matricových poruch tak, že mechanické a termální napětí je disipované jako je již výše uvedeno.

Předložený vynález tedy poskytuje způsob výroby tvarových předmětů. Východzi krok procesu zahrňuje úpravu vody, nejdříve emulgačním systémem a potom dehtovou složkou. Podíl emulgačního systému je přibližně 0,05 až přibližně 15 % hmotnostních, výhodněji přibližně 0,1 až 12 % hmotnostních, nejvýhodněji přibližně 1 až přibližně 10 % hmotnostních premixu. Podíl dehtové složky je od přibližně 0,1 až 25,0 % hmotnostních, výhodně 5,0 až 12,5 % hmotnostních a nejvýhodněji přibližně 7,0 až 9,0 % hmotnostních vodného premixu. Navíc by voda mohla být s výhodou upravená nadbytkovým množstvím tripolyfosfátu sodného (STP). Nadbytkového množství je dost na to, aby poskytlo zbytkové množství STP ve vodě navíc k množství, které změkčuje vodu, při solubilizaci kovových solí v ní přítomných. Toto zbytkové množství STP může být přibližně 0,5 až 180 ppm vodného premixu, výhodně přibližně 5 až 50 ppm, ještě výhodněji přibližně 15 až 22 ppm, a nejvýhodněji přibližně 18 až 21 ppm. Avšak množstvím překračujícím přibližně 180 až 250 ppm zbytkového STP by se mělo vyhnout. Má se za to, že tyto vyšší množství STP začínají způsobovat další reakce ve spojivových kompozicích, které mohou vést k jejich možným poruchám, anebo rozkladu.

Po přidání dehtové složky, emulgačního systému a s výhodou STP následuje mícháni vodného premixu se suchými spojivovými složkami zahrňuji suchý cement, kamenivo, případný létavý popílek, na vytvoření tekutých spojivových směsí, anebo past. Míchání může být uskutečňováno jakýmikoliv prostředky a jakkoliv dlouhou dobu, která má za následek tvorbu hladkých míchaných homogenních směsí, ale nejtypičtější je uskutečňování prostředky jako jsou rotační bubnové uspořádání, tak jako průmyslové cementové míchače. Typický čas míchání pro vsázku o hmotnosti 1816 kg cementu je asi 90 sekund, když je beton míchaný v závodě na výrobu betonu a asi 9 minut, když se míchá v pojízdném zařízení s rotačním bubnem.

Když se STP přidává do vodného premixu obsahujícího dehtovou složku a emulgační systém, vodný premix musí být míchaný se suchým cementem, kamenivem a případným létavým popílkem v době časového úseku, který efektivně brání podstatné redukci zvýšených ohybových, tahových a smykových pevností a dalších prospěšných vlivů STP ve vodném premixu. Výhodně je, když se vodný premix míchá se suchým cementem, kamenivem a případným popílekm do asi 4 dní od přidáni STP do vody.

Ačkoli pro příčiny snížení zvýšené ohybové, tahové a smykové pevnosti a dalších prospěšných vlastností po tomto účinném časovém úseku chybí poznatky, možné vysvětlení je, že po této periodě, STP začíná podstupovat hydrolytickou reakci a porušují se jeho mono- a disodné prekurzory. Alternativně, STP může podstoupit polymerizační reakci, anebo strukturální přeměnu na cyklický polyfosfát tak, jako trimetafosfát sodný, anebo tetrametafosfát sodný. Bez ohledu na to, že odpovědný mechanismus chybí, po efektivním časovém úseku od přidání vodného premixu k suchému cementu, kamenivu a případnému létavému popílku, domníváme se, že připravené cementové kompozice začínají ztrácet svoje výhodné vlastnosti v souladu s předloženým vynálezem.

I když spojivové kompozice podle vynálezu mohou být připraveny bez STP, domníváme se, že upotřebení STP podporuje dokonalou disperzi dehtových složek během vytváření matrice. Dále se domníváme, že homogénní disperze vybavená zabudovaným STP ve vodném premixu přispívá ke zlepšení vlastností dosáhnutých ve vytvrzených kompozicích. V souladu s tím, aby se získalo optimální zvýšení pevností v ohybu, tahu a smyku, tak jako i dalších prospěšných vlastností kompozic podle tohoto vynálezu, mělo by být použito dostačující množství STP ve formě vodného premixu, tak aby po zabudování STP ještě tam zůstala výhodná zbytková množství STP.

Když již jsou vodný premix, suchý cement, kamenivo a případně létavý popílek dostatečně promíchané tak, že vytvářej í homogenní směs, tekutou spoj ivovou směs, anebo pastu, která se naleje do vhodného bednění pláště, anebo formy vytvarované podle požadovaného tvaru předmětu, který se má vyrobit. Spoj ivová směs se nechá tvrdnout až do podstatného ztuhnutí, výhodně při pokojové teplotě alespoň 1 den.

pevnost v tlaku vynálezu bude v

Spoj ivové kompozice podle vynálezu budou vykazovat porovnovatelné až významně vyšší pevnosti v tlaku a podstatně vyšší ohybové, tahové a smykové pevnosti měřené v jednotkách síly na jednotku plochy vztažené na standardní betonové kompozice připravené ze stejných množstev složek, ale s vodou, která neobsahuje dehtovou složku, tedy společný emulgační systém a zbytkový tripolyfosfát sodný. Zvláště spojivových kompozic podle předloženého hranicích od porovnatelných hodnot se standardním betonem až do podstatně vyšších tlakových pevností závislých na množství dehtové složky a emulgačního systému obsaženého v kompozicích podle vynálezu. V dalším, vynikajíce elastické vlastnosti těchto kompozic se odrazí ve zvýšení pevnosti v ohybu okolo 1 až 250 %, a asi 2 až 200 % zvýšení tahové pevnosti než mají standardní betony. Výhodněji se projevují kompozice podle vynálezu s okolo 20 až 200 % a nejvýhodněji s 25 až 150 % vyšší ohybovou pevností než standardní betony. Navíc se spojivové kompozice podle vynálezu projevují výhodnějšími tahovými pevnostmi o 30 až 175 % a nejvýhodněji o 40 až 150 %.

Pevnost adhezivní vazby mezi spojivovými kompozicemi podle vynálezu a podkladem, na kterém jsou nanesené, se bude odrážet ve smykové pevnosti, která je od asi 5 až 350 % vyšší, s výhodou 10 až 250 % a nejvýhodněji asi 20 až 200 % vyšší než ta, která byla pozorována mezi standardním betonem přilnutým na vhodný podklad. Ve skutečnosti adhézní síla mezi přítomnými kompozicemi a vhodným podkladem je taková, že matrice vytvrzené spojivové kompozice bude ve všeobecnosti popraskaná a porušená dříve než dojde k překonání vazby mezi kompozicí a podkladem.

Vynikající ohybové a tahové pevnosti spojivových kompozic podle vynálezu se dále projeví vysokou odolností materiálu vůči opetřebení. Například když porovnáme standardní beton připravený ze stejných složek, ale s vodou neobsahující dehtovou složku a s ní spojený emulgační systém a zbytkový tripolyfosfát sodný, potom kompozice podle předloženého vynálezu se bude projevovat podstatně nižším hmotnostním úbytkem v důsledku abraze a nárazovou pevnost, která je asi o 10 až 500 % vyšší, přednostně 100 až 400 % vyšší a nejvýhodnější 200 až 350 % vyšší, než je pevnost standardního betonu.

Kompozice podle předloženého vynálezu budou také podstatně méně propustné než j sou propustné porovnávatelné standardní betony. Spojivové kompozice podle předloženého vynálezu mají významně vyšší trvanlivost jako standardní betony spočívající přinejmenším částečně na jejich zvýšené schopnosti odolávat transportu a záchytu vody a škodlivých rozpustných solí, jakými jsou chloridy a fosforečnany, matricí vytvrzené kompozice. Bez ohledu na teoretické zdůvodnění, jedným z možných vysvětlení snížené propustnosti kompozice podle vynálezu je to, že disperzní pórová struktura vytvrdnuté kompozice může být částečně zaplněná, anebo uzavřená hydrofóbnými dispergovanými doménami dehtové složky v rámci matrice vytvrzené kompozice. Též se předpokládá, že ty samé rozptýlené domény vytvořené dehtovou složkou maj i sklon k inhibování a omezení tvorby mikrotrhlin spoj ivové matrice, snižujíc tímto záchyt a transport solí do vytvrzené matrice kompozice. Běžné betony si často vyžadují přidávání různých provzdušňujících přísad, které zabezpečí vývoj správné pórové struktury. V protikladu betony modifikované latexem obyčejně zachytávají příliš mnoho vzduchu a proto musí být zpracované za použiti odpěňovače. Spojivové kompozice podle vynálezu jsou samoprovzdušňující a vytvářejí rovnoměrnější dispoegaci vzduchu v cementové pastě. Konkrétně tyto kompozice obsahují přibližně 4 až 15 % vzduchu, přednostně 5 až 12 %, a nejvýhodněji 6 až 9 % vzduchu bez dalších přísad.

Vedle vynikajících fyzikálních vlastnostech, spojivové kompozice podle vynálezu jsou významně lehčeji zpracovatelné v porovnání s vícerými standardními kompozicemi. Tato zlepšená zpracovatelnost poskytuje cenové výhody s ohledem na významné snížení nákladů na práci stejně jako i podstatné snížení odpadních materiálů, které musí být nahrazeny kvůli nevhodné zpracovatelnosti. Konkrétně při kompozicích podle vynálezu nedochází k výronu přebytkové vody na povrch při jeho mechanickém urovnání, anebo ručním hlazení a tyto představují kaši anebo pasty, které je možno upravit na konečnou hladkost podstatně rychleji než při standardních betonech. Navíc je pravděpodobné, že povrch těchto kompozic se bude méně poškozovat, jako v případu konvenčních betonů. Poškození povrchu standardního betonu má za následek neodolný, prachový povrch, který musí být odstraněný a nahrazený, což má za následek podstatné zvýšení pracnosti a materiálových nákladů. Navíc vedle vlastností, o kterých se hovořilo, spojivové kompozice podle předloženého vynálezu mohou též vykazovat podstatně zlepšenou mrazuvzdornost, korozní a smykovou odolnost, stejně jako i snížení smrštění při sušení a zvýšenou únavovou pevnost v porovnání se standardními betonovými kompozicemi připravenými ze stejných množstev složek, ale s vodou neobsahující dehtovou složku, příslušný emulgační systém a zbytkový tripolyfosfát sodný.

Navíc je možno ocenit, že porovnání mezi spojivovými kompozicemi podle vynálezu a standardním betonem se udělalo s poukázáním na výhodné kompozice vyrobené s vodným premixem sestávajícím z vody, emulzní dehtové složky a zbytkového tripolyfosfátu sodného, přitom však zlepšené vlastnosti kompozicí podle vynálezu se zachovávají i v kompozici vyrobené z premixu postrádajícího zbytkový tripolyfosfát sodný, i když při jejich o něco snížených hladinách v porovnání s vlastnostmi vykazovanými výhodnými kompozicemi.

Vynález bude dále popsaný následuj ícími příklady provedení.

Příklady

Byly připraveny čtyři složení spojivových kompozic podle vynálezu mícháním následujících složek a z každého 6 kompletů dávek. Množství jsou vztažena na komplex připravených kompozic.

Složení A:

233 kg suchého portlandského cementu (Northwestern States Portland Cement, Mason City, Iowa),

113,5 kg vody (studnová voda, s teplotou okolí, tvrdost 100 až 240 ppm) upravené s 50 % kamenouhelnou dehtovou emulzí (směs z 25 % hmot. komerčního uhelného dehtu, 25 % hmot. kaolínového a bentonitového jílu, asi 12 až 14 % hmot. mono-, di- anebo tri- sulfónového derivátu mastné kyseliny anebo alkoholu a zbytek vody, prodávaný jako Twin Seal, St. Paul Minnesota), z toho 5,0 % hmot. z hmotnosti vodného premixu, anebo 0,32 % hmot. z hmotnosti celé kompozice je emulzní uhelný dehet a přebytek Nag ^P3°10 (voda průmyslové jakosti upravená STP) dává zbytkovou koncentraci 20 ppm,

1386.5 kg plniva (kameniva) (825,4 kg praného kameniva s průměrem 0,375, 561,15 kg jemného písku) a 41,3 kg létavého popílku (třída C létavý popílek z uhlím vykuřovaných tepelných elektrární).

Složení B:

233 kg suchého portlandského cementu,

113.5 kg vody upravené 50 % kamenouhelnou dehtovou emulzí (Twin Seal - jako ve složení A), z toho 6,25 % hmot. z hmotnosti vodného premixu, anebo 0,40 % hmot. z hmotnosti celé kompozice je emulzní uhelný dehet a zbytek Na^P-jO-^g dává zbytkovou koncentraci 20 ppm.

1386.5 kg plniva (kameniva)

41,3 kg létavého popílku.

Složení C:

233 kg suchého portlandského cementu,

113.5 kg vody upravené 50 % kamennouhelné dehtové emulze (Twin Seal - jako ve složení A), z toho 8,33 % hmot. z hmotnosti vodného premixu, anebo 0,54 % hmot. z hmotnosti celé kompozice je emulzni uhelný dehet a zbytek Na^PjO-^g dává zbytkovou koncentraci 20 ppm,

1386.5 kg plniva (kameniva)

41,3 kg létavého popílku.

Složení D: .

233 kg suchého portlandského cementu,

113.5 kg vody upravené 50 % kamenouhelné dehtové emulze (Twin Seal - jako vé složení A), z toho 12,5 % hmot. z hmotnosti vodného premixu, anebo 0,80 % hmot. z hmotnosti celé kompozice je emulzní uhelný dehet a zbytek Na^P^O-^g dává zbytkovou koncentraci 20 ppm,

1386.5 kg plniva (kameniva)

41,3 kg létavého popílku

Výsledkem každého uvedeného složení A až D je po míchání šedý amorfní spojivový materiál. Když některá ze směsí byla sušší, anebo hustší než bylo vhodné, kde to bylo nutné, přidalo se 4,5 až 13,5 1 další vody ke všem 6 kompletům dávek, aby se zlepšila textura materiálu, což je samozřejmostí v průmyslu betonu.

Každé ze složení A až D se chová podobně s velmi málo patrnými rozdíly, když je zvlhčené. Ve všeobecnosti mají složení A až D stupňující se tmavší šedé zbarvení, způsobené progresivním růstem dehtové složky ve složeních od A do D. Uplatňuje se tam progresivní růst mazlavosti a pokles doby usazování se vzrůstem obsahu dehtové složky ve složeninách. Všechna složení bez ohledu na dehtovou složku se zpracovávají velmi rychle bez výronu vody a vykazují i další zlepšené zpracovatelské charakteristiky popsané již dříve.

Mnohé z těchto složení dáváj i tvrdý trvanlivý povrch za podstatně kratší časový úsek než bylo požadováno pro standardní, anebo latexem modifikované betony. Ve skutečnosti, složení D tuhne tak rychle, že bylo způsobilé udržet váhu vozidla, bez významných deformací, už čtyři hodiny po vylití.

Každé z uvedených složení bylo schopné snášet značné deformace před tím, než se porušilo a prasklo. Ohybové a tahové pevnosti upravených složení A a B byly nejdříve potvrzeny na způsobilosti tenkých desek s různými hloubkami mezi 0,6 až 5,2 cm, tím, že odolaly opakovanému vystavení 50 000+ pound (22 700 kg) nákladním autům více než rok bez podstatného opotřebováni, anebo poškození. Naproti tomu, desky podobné hloubky vyrobené ze standardních betonových směsí, byly zničené rozbitím nákladními auty v podstatě za několik týdnů.

Vynález byl popsaný s odkazy na různé zvláštnosti a výhodné vytvoření a technické provedení. Avšak další změny a modifikace jsou zřejmé a mohou být udělány později v duchu a rozsahu vynálezu.

- 28 PATENTOVÉ

NÁROKY

Claims

PATENTOVÉ

NÁROKY

1. Betonová kompozice vytvořená z kombinací složek, vyznačující se tím, že obsahuj e:

(a) asi 0 až 85 hmotnostních procent kameniva (b) asi 7 až 90 hmotnostních procent suchého spojiva, (c) asi 0 až 50 hmotnostních procent létavého popílku a (d) asi 3 až 10 hmotnostních procent vodného premixu, kde vodný premix je vysokodisperzní směs vody, emulgačního systému a dehtové složky, přičemž dehtové složky je asi 0,1 až 25 hmotnostních % z vodného premixu a hmotnostně % složek (a) až (d) jsou vztaženy na celkovou hmotnost kompozice.

Kompozice podle nároku 1, vyznačující se že vodný premix dále obsahuje od zbytkového tripolyfosfátu sodného.

tím, asi 0,5 do 180 ppm
3. Kompozice podle nároku 2, vyznačující se tím, že hmotnostní procentní sazba složek je vybraná z asi 30 až 85 % plniva, asi 7 až 70 % suchého cementu, asi 1 až

30 % létavého popílku a asi 4 až 8 % vodného premixu.
4. Kompozice podle nároku 2, vyznačující se tím, že vodný premix obsahuje od asi 5 do 50 ppm zbytkového tripolyfosfátu sodného.

_ ·· <Z v <

22 < ΐ t ^Γ~' I i ;

CO cc

Cn
5. Kompozice podle nároku 2, vyznačující se tím, že dehtové složky je od asi 5,0 do 12,5 % hmot. vodného premixu.
6. Kompozice podle nároku 2, vyznačující se tím, že dehtová složka tvoří asi 7,0 až 9,0 % hmot. vodného premixu, přičemž vodný premix obsahuje od asi 18 do 21 ppm zbytkového tripolyfosfátu sodného.
7. Kompozice podle nároku 6, ktorá je vytvořená z kombinace složek, vyznačující se tím, že obsahuje:

(a) asi 75 až 80 hmotnostních % kameniva (b) asi 10 až 15 hmotnostních % suchého cementu, (c) asi 2 až 3 hmotnostních % létavého popílku a (d) asi 7 až 9 hmotnostních % vodného premixu.
8. Kompozice podle nároku 2, vyznačující se tím, že suchým spojivem je portlandský cement.
9. Kompozice podle nároku 2, vyznačuj i- cí se tím, že dehtová složka obsahuje bitumenový materiál vybraný ze skupiny sestávající z ropných asfaltů, přírodních asfaltů, uhelných dehtů, olejových dehtů, smol, smoly z taliového oleje a pyrogénné dehtové destiláty z vodného plynu, dřeva, rašeliny, kostí, břidlice, pryskyřice, dehtů mastných kyselin a jejich kombinací.
10. Kompozice podle nároku 2, vyznačující se tím, že emulgační systém obsahuje primární emulgátory vybrané ze skupiny sestávající z anionových emulgátorů, kationových emulgátorů a neiónových emulgátorů.
11. Kompozice podle nároku 10, vyznačující se tím, že emulgační systém je kombinací primárních emulgátorů a sekundárním činidlem je smykově - disperzní jíl.
12. Kompozice podle nároku 11, vyznačující se tím, že kombinace dále zahrňuje minerální kyselinu nebo bázi.
13. Kompozice podle nároku 9, vyznačující se tím, že dehtová složka je uhelný dehet.
14. Kompozice podle nároku 10, vyznačující se tím, že primární emulgátor je aniónový emulgátor vzorce: mono-, di- nebo tri-sulfónový derivát mastné kyseliny nebo alkoholu.
15. Kompozice podle nároku 11., vyznačující se tím, že dehtová složka a emulgační systém jsou předpřipravené materiály z asi 20 až 80 % hmot. tuhých látek, asi 0,05 až 25 % hmot. primárního emulgátora a 20 až 80 % hmot.

vody, přičemž tuhé látky obsahují od asi 30 do 70 % hmot. uhelného dehtu a od asi 30 do 70 % hmot. sekundárního činidla smykově-disperzního jílu vztažené na hmotnost předpřipraveného materiálu.
16. Kompozice podle nároku 15, vyznačující se tím, že předpřipravený materiál sestává z asi 50 % hmot. tuhých látek a asi 50 % hmot. vody, přičemž tuhé látky obsahují 50 % hmot. uhelného dehtu a 50 % hmot. sekundárního činidla smykově - disperzního jílu.
17. Kompozice podle nároku 2, vyznačující se tím, že se proj evuj e ohybovými pevnostmi, které j sou v rozsahu od porovnatelných do podstatně vyšších než ohybová pevnost betonu připraveného z množství složek (a) až (c) podle nároku 1 a asi 3 až 10 % hmot. pitné vody.
18. Kompozice podle nároku 2, vyznačující se tím, že se projevuje tahovými pevnostmi, které jsou v rozsahu od porovnatelných do podstatně vyšších než je tahová pevnost betonu připraveného z množstev složek (a) až (c) podle nároku 1 a asi 3 až 10 % hmot. pitné vody.
19. Kompozice podle nároku 2,.

vyznačující se tím, že se projevuje smykovými pevnostmi mezi kompozicí a vhodným substrátem, které jsou v rozsahu od porovnatelných do podstatně vyšších než ty, které jsou mezi betonem připraveným z množství složek (a) až (c) podle nároku 1 a asi 3 až 10 % hmot. pitné vody.
20.
21.

Kompozice podle nároku 2, vyznačuj ící s e tím, že má odolnost vůči otěru, která je v rozsahu od porovnatelné až do podstatně vyšší než odolnost vůči otěru betonu připraveného z množstev složek (a) až (c) podle nároku 1 a asi 3 až 10 hmot. pitné vody. Kompozice podle nároku 2, vyznačuj ící s e tím,
22.
23.
24.

že se projevuje rázovou pevností, která je v rozsahu od porovnatelné až do podstatně vyšší než rázová pevnost betonu připraveného z množstev složek (a) až (c) podle nároku 1 a asi 3 až 10 % hmot. pitné vody.

Kompozice podle nároku 2, vyznačující se tím, že má permeabilitu v rozsahu porovnatelném až podstatně nižším než permeabilita betonu připraveného z množství složek (a) až (c) podle nároku 1 a asi 3 až 10 % hmot. pitné vody.

Kompozice podle nároku 2, vyznačující se tím, že j e samoprovzdušňuj ící.

Vytvrzený produkt vyrobený vytvrzením spoj ivových kompozic podle nároku 2.

Premix pro beton připravený z kombinace složek vyznačující se tím, že obsahuje:

(a) asi 0,05 až 15 % hmotnostních emulgačního systému (b) asi 0,10 až 25 % hmotnostních dehtové složky a (c) asi 65 až 99 % hmotnostních vody
25.

přičemž % hmotnostní složek jsou vztaženy na celkovou hmotnost -premixu.

26. Premix podle nároku 25,

vyznačuj ící se tím, že dále obsahuje od asi 0,5 do 180 ppm zbytkového tripolyfosfátu sodného. 27. Premix podle nároku 26, vyznačuj ící se tím, že množství zbytkového tripolyfosfátu sodného je od asi • 5 do 50 ppm premixu. 28. Premix podle nároku 26, vyznačuj ící se tím, že množství zbytkového tripolyfosfátu sodného je od asi 18 až 21 ppm pemixu. 29. Premix podle nároku 26, vyznačuj ící se tím, že dehtové složky je od asi 5,0 až 12,5 % hmot. premixu. 30. Premix podle nároku 26, • vyznačuj ící se tím, že dehtové složky je od asi 7,0 až 9,0 % hmot. premixu. 31. Premix podle nároku 26, vyznačuj ící se tím,

že emulgační systém je od asi 0,25 až 3,0 % hmot. premixu.

32. Premix podle nároku 26, vyznačuj i že emulgační systém je premixu. c i od s e asi tím, 0,25 až 3,0% hmot 33. Premix podle nároku 26, vyznačuj i c i s e t i m ,

že dehtová složka obsahuje bitumenový materiál vybraný ze skupiny sestávající z ropných asfaltů, přírodních asfaltů, uhelných dehtů, olejových dehtů, smol, smoly z taliového oleje a pyrogenní dehtové destiláty z vodného plynu, dřeva rašeliny, kostí, břidlice, pryskyřice, dehty mastných kyselin a jejich kombinace.

34. Premix podle nároku 33, vyznačující se tím, že dehtová složka je uhelný dehet.

35. Premix podle nároku 26, vyznačující se tím, že emulgační systém obsahuje primární emulgátory vybrané ze skupiny sestávající z anionových emulgátorů kationových emulgátorů a neionových emulgátorů.

36. Premix podle nároku 35, vyznačující se tím, že primární emulgátor je anionový emulgátor.

37. Premix podle nároku 35, vyznačující se tím, že emulgační systém je kombinací primárního emulgátoru a sekundárního emulgátoru.

38. Premix podle nároku 37, vyznačující se tím, že je tvořený kombinací složek obsahujících:

(a) asi 0,25 až 3,0 % hmotnostních emulgačního systému (b) asi 7,0 až 9,0 % hmotnostních dehtové složky (c) asi 65 až 99 % hmotnostních vody a (d) asi 18 až 21 ppm zbytkového tripolyfosfátu sodného.

39. Způsob výroby tvarových prvků s vysokou pevností v ohybu, vyznačující se tím, že zahrňuje kroky:

(a) míchání vody s emulgačním systémem a dehtovou složkou, aby se vyrobil vodný premix, přičemž dehtová složka je obsažená v množství 0,1 až 25 % hmot. z vodného premixu, (b) vytváření tekutých spojivových směsí mícháním asi 3 až 10 % hmot. vodného premixu s asi 0 až 85 % hmot. kameniva, asi 7 až 90 % hmot. suchého cementu a asi 0 až 50 % hmot. létavého popílku a (c) lití tekuté spojivové směsi do pouzdra tak, že směs tuhne do tvaru tvarového tělesa.

40. Způsob podle nároku 39, vyznačující se tím, že dále zahrňuje přidání do směsi podle kroku (a) nedbytečné množství tripolyfosfátu sodného tak, že vodný premix obsahuje od asi 0,5 do 180 ppm zbytkového tripolyfosfátu sodného.

41. Způsob podle nároku 40, vyznačující se tim, že spojivová směs je prostá popílku a/anebo kameniva.

42. Způsob podle nároku 40, vyznačující se tím, že vodný premix obsahuje od asi 15 do 22 ppm zbytkového tripolyfosfátu sodného.

43. Způsob podle nároku 40, vyznačující se tím, že dehtová složka obsahuje od asi 5,0 do 12,5 % hmot. vodného premixu.

44. Způsob pro podstatné zvýšení ohybových, tahových a smykových pevností a snížení propustnosti vody cementových kompozic, vyznačující se tím, že zahrňuje přípravu cementové kompozice z kombinace suchých spojivových složek a vodného premixu obsahujícího vodu, emulgační systém a dehtovou složku, přičemž obsah dehtové složky je asi 0,10 až 25,0 % hmot. vodného premixu a cementová kompozice vykazuje podstatně vyšší ohybovou, tahovou a střihovou pevnost a podstatně sníženou propustnost vody než beton připravený z kombinace jmenovaných suchých spojivových složek a pitné vody.

45. Způsob podle nároku 44, vyznačující se tím, že do vodného premixu se přidá nadbytok tripolyfosfátu sodného, který poskytne asi 0,50 až 180 ppm zbytkového tripolyfosfátu sodného.

46. Cementová kompozice proj evuj ící se podstatně zvýšenou ohybovou, tahovou a smykovou pevností a sníženou vodnou propustností a porozitou, připravená v souladu se způsobem podle nároku 45.

47. Tvarový prvek vyrobený způsobem zahrnujícím kroky:

(a) míchání vody s emulgačním systémem a dehtovou složkou na přípravu vodného premixu, který obsahuje dehtovou složku od asi 0,1 do 25 % hmot. vodného premixu;

(b) přípravu tekuté spoj ivové kompozice mícháním asi 3 až

10 % hmot. vodného premixu s asi 0 až 85 % hmot.

kameniva, asi 7 až 90 % hmot. suchého cementu a asi

0 až 50 % hmot. létavého popílku, a (c) vylití tekuté spojivové směsi do bednění tak, že směs tuhne za tvorby tvarového prvku.

48. Tvarový prvek vyrobený způsobem podle nároku 47 vyznačující se tím, že dále obsahuje přídavek k vodnému premixu v kroku (a) nadbytkového množství tripolyfosfátu sodného tak, že vodný premix obsahuje od asi 0,5 do 180 ppm zbytkového tripolyfosfátu sodného.

49. Tvarový prvek podle nároku 48, vyznačující se tím, že tekutá spojivová směs je bez jedné, anebo obou složek,