PL238198B1 - Sposób wytwarzania hydrofobizowanego pyłu perlitowego, zastosowanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego - Google Patents
Sposób wytwarzania hydrofobizowanego pyłu perlitowego, zastosowanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego Download PDFInfo
- Publication number
- PL238198B1 PL238198B1 PL425913A PL42591318A PL238198B1 PL 238198 B1 PL238198 B1 PL 238198B1 PL 425913 A PL425913 A PL 425913A PL 42591318 A PL42591318 A PL 42591318A PL 238198 B1 PL238198 B1 PL 238198B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- perlite
- hydrophobized
- dust
- cement
- perlite dust
- Prior art date
Links
- 239000010451 perlite Substances 0.000 title claims description 128
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 title claims description 128
- 239000000428 dust Substances 0.000 title claims description 84
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 54
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 31
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 27
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 11
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 2
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical class C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000000539 dimer Substances 0.000 claims description 2
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 2
- ZZRGHKUNLAYDTC-UHFFFAOYSA-N ethoxy(methyl)silane Chemical class CCO[SiH2]C ZZRGHKUNLAYDTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 42
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 33
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 16
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 15
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 13
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 12
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000011431 lime mortar Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 4
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 4
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000010913 antigen-directed enzyme pro-drug therapy Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000004815 dispersion polymer Substances 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000004569 hydrophobicizing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 238000007433 macroscopic evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005332 obsidian Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Chemical class 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Chemical class 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 1
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 1
- 239000005335 volcanic glass Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania hydrofobizowanego pyłu perlitowego oraz zastosowanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego.
Perlit to minerał, który powstaje z magmowej skały wylewnej zbudowanej ze szkła wulkanicznego. Jest porowatym, sztucznym kruszywem lekkim otrzymywanym w wyniku ogrzewania do temperatury (900-1200°C) uwodnionego, kwaśnego szkliwa wulkanicznego - obsydianu lub rudy perlitu, zawierającego wodę (tzw. ekspandacji perlitu). Głównymi składnikami perlitu jest tlenek krzemu (65-72%), glinu (10-14%), żelaza III (0,2-3,1%). wapnia (0,3-2,8%), sodu (1,4-4,2%) i potasu (0,6-5,7%). Gęstość nasypowa tego kruszywa wynosi od 30 do 240 kg/m3.
Podczas procesu ekspandacji rudy perlitu w trakcie, którego następuje wielokrotny, nawet piętnastokrotny, wzrost objętości materiału, oprócz właściwego produktu o różnej wielkości frakcji, powstaje produkt uboczny w postaci pyłu perlitowego o uziarnieniu poniżej 100 gm. Pył perlitowy to kruszywo o gęstościach nasypowych w granicach 75 * 100 kg/m3, nasiąkliwości masowej na poziomie 700 * 800% i nasiąkliwości objętościowej w zakresie 80 * 90%).
Pył perlitowy stanowi odpad, który zanieczyszcza środowisko naturalne, a jego składowanie jest uciążliwe i kosztowne tak samo jak utylizacja.
Znanych jest kilka sposobów wykorzystania pyłu perlitowego w budownictwie.
Ze zgłoszenia PL314102 A1 znany jest sposób utylizacji odpadowego perlitu polegający na tym, że perlit miesza się z wodą pozbawioną środka wiążącego, ewentualnie, zawierającą środek wiążący w ilości poniżej 1% i poddaje sprasowaniu pod ciśnieniem 20*105-500*105 MPa. Stosunek perlitu do wody w mieszaninie wynosi korzystnie od 1:3 do 1:30, przy czym objętość mieszaniny po sprasowaniu wynosi około 20% jej objętości pierwotnej. Bezpyłowość oraz znaczne zmniejszenie objętości sprasowanego perlitu wielokrotnie obniżają koszty jego składowania. Możliwe jest również wykorzystanie uzyskanego materiału w budownictwie.
Ze zgłoszenia PL383676 A1 znany jest sposób utylizacji drobin perlitu, stanowiących odpad powstały w procesie ekspandacji, polegający na jego wykorzystaniu w produkcji wyrobów chemii budowlanej, takich jak silikony, żywiczne masy uszczelniające wodorozcieńczalne i rozpuszczalnikowe, kleje wodorozcieńczalne i rozpuszczalnikowe, farby wodorozcieńczalne i rozpuszczalnikowe, mokre tynki akrylowe, silikonowe, silikatowe.
W zgłoszeniu P.389725 ujawniony został materiał budowlany pozwalający na zagospodarowanie perlitu ekspandowanego o drobnym uziarnieniu. Materiał zawiera 110-130 części wagowych polimerycznego diizocyjanianu difenylometanu, 0,5-3 części wagowych wody, 0,5-2 części wagowych katalizatora aminowego oraz 50-70 części wagowych perlitu o uziarnieniu poniżej 0,5 mm. Korzystnie, co najmniej 30% perlitu stanowi frakcja o uziarnieniu poniżej 0,2 mm. Ponadto materiał budowlany zawiera 80-100 części wagowych oksyalkilenowanego sorbitolu, 1-3 części wagowych oleju silikonowego oraz olej roślinny i/lub silikonowy do zwilżania perlitu w ilości do 20 części wagowych. Składniki te stanowią dobre lepiszcze dla perlitu, a sam materiał jest skutecznym izolatorem akustycznym i termicznym.
Wynalazek ujawniony w zgłoszeniu P.404679 - dotyczy sposobu wytwarzania granulatu z odpadowego pyłu perlitowego, przeznaczonego do stosowania w budownictwie, m.in. w wyrobach tynkarskich cienkowarstwowych. Sposób polega na tym, że do granulatora bębnowego wprowadza się pył perlitowy o uziarnieniu poniżej 0,5 mm i natryskuje spoiwo, w postaci wodnej dyspersji polimerowej. Stosuje się 50-150 części wagowych spoiwa na 100 części wagowych pyłu. W początkowym etapie procesu stosuje się obroty bębna 1-20 obr/min, a następnie, w czasie 3-15 minut, zwiększa się je do 50-100 obr/min i jednocześnie podgrzewa radiacyjnie masę w całej objętości promieniowaniem podczerwonym, do temperatury nie wyższej niż 80°C. Mieszanie kontynuuje się przez 5-30 minut, po czym masę suszy konwekcyjnie strumieniem powietrza przez okres 60-180 minut, utrzymując temperaturę nawiewu na poziomie 40-80°C, aż do uzyskania kulistych granul o wielkości 0,5-1,5 mm i zawartości wilgoci poniżej 1,5% wagowego, w ilości co najmniej 70% wagowych użytego pyłu perlitowego.
Znany jest ze zgłoszenia DE4426888 A1 zestaw składników do wytwarzania tynków termoizolacyjnych, stosowanych wewnątrz i na zewnątrz obiektów budowlanych, zawierający wypełniacz w postaci perlitu ekspandowanego lub wermikulitu o uziarnieniu poniżej 1 mm, w ilości 10-35% wagowych, wypełniacz wapienny i/lub kredę w ilości 30-40% wagowych, cement w ilości 25-60% wagowych oraz spoiwo organiczne, korzystnie w postaci dyspersji akrylowej lub poli(octanowo-winylowej) o zawartości suchej substancji 8-12,5% wagowych. Sposób uzyskiwania surowca polega na naniesieniu spoiwa na
PL 238 198 B1 składniki w granulatorze bębnowym, a następnie utwardzeniu granulatu przez suszenie strumieniem gorącego powietrza.
W budownictwie zwykle wykorzystuje się frakcje perlitu o granulacji powyżej 150 pm. Są one zwykle stosowane, jako lekkie kruszywa wypełniające w zaprawach i tynkach budowlanych. Z kolei stosowanie frakcji pyłowych perlitu (o granulacji poniżej 100 pm) jest bardzo utrudnione ze względu na ich bardzo duża nasiąkliwość oraz podciąganie kapilarne. Duża nasiąkliwość pyłu perlitowego powoduje w świeżych mieszankach nadmierne zagęszczenie, a przez to brak odpowiedniej urabialności, konsystencji, przyczepności do powierzchni oraz możliwości układania na powierzchniach pionowych i poziomych. Z kolei w zaprawach stwardniałych powoduje zmniejszenie wytrzymałości, spadek lub brak mrozoodporności.
W związku z powyższym zasadnym jest opracowanie takiego sposobu modyfikacji pyłu perlitowego, by wyeliminować wspomniane niedogodności i ułatwić wykorzystanie odpadowego pyłu perlitowego w budownictwie.
Pierwszym aspektem wynalazku jest sposób wytwarzania hydrofobizowanego pyłu perlitowego polegający na tym, że w zamkniętym szczelnym pojemniku miesza się pył perlitowy z wodną dyspersją alkoksysilanów w ilości do 50% wagowych dyspersji w przeliczeniu na całkowitą wagę mieszaniny, po czym odstawia się mieszaninę na co najmniej 15 min w celu ujednolicenia wilgotnościowego pyłu perlitowego, następnie ponownie miesza, po czym suszy do stałej masy, przy czym mieszanie odbywa się w temperaturze do 35°C, suszenie w temperaturze do 300°C oraz stosuje się wodną dyspersją alkoksysilanów o stężeniu powyżej 1%.
Korzystnie alkoksysilany mają postać generowanej in situ emulsji wodnej, zawierający od 0,01 do 50% wagowych mieszaniny hydrofobizującej złożonej z metyloetoksysilanów i ich dimerów w stosunku wagowym od 99:1 do 90:10 oraz od 0,0004 do 0,4% emulgatora korzystnie sól sodową siarczanowanego adduktu tlenku etylenu do alkoholu tłuszczowego o łańcuchu alkilowym zawierającym C12 * C15, RO(C2H4O)3SO3Na gdzie R=CnH2n+1, n = 12-15 (sulforokanol L-327) i od 0,0012 do 1,2% alkoholu poliwinylowego.
Korzystnie stosuje się wodną dyspersję alkoksysilanów o stężeniu w zakresie od 1% do 5%, zwłaszcza o stężeniu 2,5%. Stosowanie niższego stężenia na poziomie 1% jest nie skuteczne, natomiast powyżej 2,5% nie przynosi dalszych korzyści, a jednocześnie podnosi koszt dyspersji.
Korzystnie suszenie do suchej masy prowadzi się w temperaturze od 70 do 150°C.
Korzystnym jest także suszenie mieszaniny w suszarni z wymuszonym termoobiegiem powietrza.
Po zakończeniu procesu suszenia do suchej masy korzystnie prowadzi się proces przesiewania, zwłaszcza na sicie o boku oczka 1,0 mm.
Korzystnie mieszanie prowadzi się w proporcji masowej dyspersji do pyłu perlitowego 1:2.
W celu ujednolicenia wilgotnościowego pyłu perlitowego mieszaninę po pierwszym etapie mieszania odstawia się na 60 minut.
Korzystnie mieszanie prowadzi się w szczelnym pojemniku, co zapewnia to odpowiednio niski koszt dyspersji i jednocześnie ogranicza ilość wody, która musi być odparowana podczas suszenia.
Hydrofobizowany pył perlitowy otrzymany sposobem według wynalazku charakteryzuje się znacząco ograniczoną nadmierną nasiąkliwością i nie wykazuje podciągania kapilarnego.
W sposobie według wynalazku środek hydrofobizujący penetruje przez warstwę materiału w pobliżu jego powierzchni i jest absorbowany przez kapilary. Nie tworzy on szczelnej warstwy na powierzchni i nie zmienia wyglądu powierzchni ziaren pyłu perlitowego.
Hydrofobizacja odpadowego pyłu perlitu powoduje powierzchniowe zabezpieczenie pyłu przed wnikaniem wody, co ogranicza jego nasiąkliwość masową do 30% masy, a nasiąkliwość objętościowa do 10%. Umożliwia to znaczną redukcję ilości wody zarobowej do uzyskania świeżej mieszanki czy też wykorzystanie pyłu perlitowego w ilości do 5% objętości zaprawy bez zastosowania plastyfikatorów czy superplastyfikatorów.
Wyeliminowanie lub znaczące ograniczenie nasiąkliwości oraz podciągania kapilarnego pyłu perlitowego zwiększa zakres stosowania tego materiału, jako lekkiego kruszywa izolującego cieplnie. Współczynnik przewodzenia ciepła hydrofobizowanego pyłu perlitowego otrzymanego sposobem według wynalazku wynosi od 0,043 do 0,046 [W/(m-K)] w zależności od gęstości nasypowej i średniej temperatury badania.
Jedną z metod uzyskania mrozoodporności materiałów budowlanych jest zastosowanie napowietrzenia chemicznego lub tworzenie mikrosfer, co pozwala uzyskiwać pory o średnicach poniżej 300 pm w ilości od 1,5 do 2,0% w rozstawie nie większym niż 0,2 mm.
PL 238 198 B1
Hydrofobizowany pył perlitowy otrzymany sposobem według wynalazku pozwala na uzyskanie w mineralnych materiałach budowlanych takich, jak zaprawy czy betony, stałej siatki porów o średnicach poniżej 100 μm co sprawia, że może on być stosowany jako domieszka poprawiająca ich mrozoodporność.
Przewagą zastosowania hydrofobizowanego pyłu perlitowego jest uzyskanie stabilnego napowietrzenia (w przypadku napowietrzenia chemicznego pory powietrzne mogą zanikać lub łączyć się w pory o większych średnicach) i jednocześnie taniego rozwiązania.
Hydrofobizowany pył perlitowy otrzymany sposobem według wynalazku pozwala na zastąpienie grubych frakcji perlitowych w wyrobach chemii budowlanej bez zmiany składu i technologii produkcji wyrobów budowlanych.
Hydrofobizowany pył perlitowy otrzymany sposobem według wynalazku wpisuje się także w rynkowe zapotrzebowanie na technologie umożliwiające zagospodarowanie pyłu perlitowego, stanowiącego odpad powstający w procesie ekspandowania, którego składowanie związane jest z wysokimi kosztami i szkodliwością dla środowiska.
Drugim aspektem wynalazku jest zastosowanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego zdefiniowanego w pierwszym przedmiocie wynalazku, jako domieszki lub dodatku do mieszanek cementowych i cementowo-wapiennych o stosunku wagowym cementu do wapna do 2:1. Korzystnie hydrofobizowany pył perlitowy stosuje się, jako domieszkę poprawiająca mrozoodporność. Korzystnym jest także zastosowanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego jako domieszki obniżającej gęstość mieszanek.
Zastosowanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego otrzymanego sposobem według wynalazku, jako domieszki powoduje spadek gęstości zaprawy o wartość od 2 do 6% masy, co sprawie, że może on być alternatywą względem dotychczasowych metod obniżania gęstości zapraw takich jak podwyższanie stosunku woda/spoiwo, napowietrzanie chemiczne, mikrosfery polimerowe, stosowanie kruszyw lekkich.
Zastosowanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego otrzymanego sposobem według wynalazku pozwala także na otrzymanie świeżych zapraw o znacznie niższej gęstości niż zaprawy cementowe z samym piaskiem kwarcowym. Przekłada się to bezpośrednio na wzrost wydajności zaprawy z 1 kg masy. Co więcej ogranicza to także wodożądność i nasiąkliwość perlitu, co przekłada się na zmniejszenie ilości niezbędnej wody zarobowej.
Zaprawy zawierające hydrofobizowany pył perlitowy otrzymany sposobem według wynalazku są zaprawami mrozoodpornymi, w których niezauważalne są wzrosty nasiąkliwości po cyklach zamrażania-rozmrażania, które świadczyłyby o postępującej ich degradacji mrozowej.
Ponadto stosowanie, jako wypełniacza, wyłącznie hydrofobizowanego pyłu perlitowego w zaprawach cementowych, nie wpływa negatywnie na właściwości wyrobów, co jest ważne z punktu widzenia ekologicznego.
Dodatkowo stosując materiał odpadowy (pył perlitowy) obniża się koszt wyrobu i jednocześnie rozwiązuje to problem jego kłopotliwej utylizacji.
Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady wykonania oraz rysunek, na którym fig. 1 przedstawia zdjęcia próbek pyłu perlitowego w trakcie badania podciągania kapilarnego po 5 sekundach, 4 i 30 minutach, fig. 2 - widok próbek perlitu hydrofobizowanego natychmiast po zalaniu wodą i po kilku minutach, fig. 3 - widok próbek pyłu perlitowego poza zalaniu wodą - hydrofobizowany (po lewej) i niehydrofobizowanego (po prawej), fig. 4 - wykres z ilościowymi składami mieszanek cementowych zawierających hydrofobizowany pył perlitowy - składniki w [%] objętości mieszanki, fig. 5 - zdjęcia zapraw po 15 cyklach mrozoodporności po wyjęciu z maszyny zamrażania-rozmrażania (a) zaprawa cementowa, aa) zaprawa cementowa z hydrofobizowanym pyłem perlitiowym, b) zaprawa cementowo-wapienna, b) zaprawa cementowo-wapienna z hydrofobizowanym pyłem perlitiowym, c) zaprawa wapienno-cementowa, cc) zaprawa wapienno-cementowa z hydrofobizowanym pyłem perlitiowym), fig. 6 - wykres spadków wytrzymałości zapraw po cyklach zamrażanie rozmrażanie, fig. 7 - wykres przedstawiający gęstości objętościowej świeżych mieszanek zapraw wg PN EN 1015-6.
P r z y k ł a d 1 - Otrzymywanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego
Hydrofobizowany pył perlitowy został otrzymany sposobem według wynalazku, w którym mieszanie składników odbywało się w szczelnym pojemniku w proporcji masowej 1:2 (dyspersja:perlit), przy czym użyto 250 g dyspersji alkoksilanów o stężeniu 2,5% na 500 g pyłu perlitowego. Czas wstępnego mieszania wynosił 60 sekund, po upływie, którego wymieszane składniki pozostawiono na 15 minut w pojemniku. Po tym czasie nastąpiło kolejne mieszanie przez 60 sekund. Następnie prowadzono proces suszenia do stałej masy w temperaturze 80°C, w suszarce z termoobiegiem powietrza. W ostatnim
PL 238 198 B1 etapie wytwarzania przesiano materiał przez sito o boku oczka 1,0 mm w wyniku, czego otrzymano jednorodny, sypki hydrofobizowany pył perlitowy.
P r z y k ł a d 2 - Badanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego pod kątem podciągania kapilarnego
Hydrofobizowany pył perlitowy otrzymany sposobem według wynalazku został poddany badaniu podciągania kapilarnego.
W trakcie badania przygotowana została próba (H) w postaci hydrofobizowanego pyłu perlitowego umieszczonego w szklanym naczyniu, zanurzonym na wysokość 8 mm w wodzie, tworzącego słup o wysokości 80 mm. Dla porównania przygotowano próbę (N) zawierającą zwykły pył perlitowy. Woda miała możliwość swobodnego dostępu do obu materiałów.
Wyniki próby podciągania kapilarnego słupa perlitu hydrofobizowanego (H) i niehydrofobizowanego (N) przedstawiono na Fig. 1. Perlit hydrofobizowany nie wykazywał żadnych zmian, natomiast w przypadku perlitu odpadowego już po 4 minutach widoczny poziom zawilgocenia osiągnął 60 mm.
Po 30 minutach perlit hydrofobizowany pozostał suchy zaś próbka niehydrofobizowana była całkowicie nasączona wodą.
Po 30 minutach od chwili rozpoczęcia eksperymentu określono także wilgotność perlitu w obu próbach:
- perlit odpadowy (N) wilgotność masowa 859,4%, objętościowa 73,0%,
- perlit odpadowy hydrofobizowany (H) wilgotność masowa 0,1%, objętościowa 0,0%,
Powyższe wskazuje, że hydrofobizowany pył perlitowy nie wykazuje podciągania kapilarnego wody.
P r z y k ł a d 3 - Badanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego pod kątem nasiąkliwości
W trakcie badania hydrofobizowany pył perlitowy został umieszczony w szklanym naczyniu, a następnie zalany wodą. Na fig. 2 przedstawiono widok próbek perlitu hydrofobizowanego natychmiast po zalaniu wodą i po kilku minutach. Ponadto dla porównania zalano także próbkę zawierająca zwykły pył perlitowy.
Hydrofobizowany pył perlitowy pływa po powierzchni wody w przeciwieństwie do zwykłego pyłu perlitowego, który pochłania wodę w bardzo dużej ilości (Fig. 3 - hydrofobizowany pył perlitowy po lewej).
Po 6-ciu godzinach zmierzono nasiąkliwość obu próbek. Wyniki nasiąkliwości po 6 godzinach przedstawiają się następująco:
- hydrofobizowany pył perlitowy - nasiąkliwość masowa 29,6%, objętościowa 11,0%,
- zwykły pył perlitowy nasiąkliwość masowa 727,0%, objętościowa 70,3%,
P r z y k ł a d 4 - Badanie wpływu domieszki perlitu hydrofobizowanego na właściwości fizyczne zapraw cementowych, cementowo-wapiennych, wapienno-cementowych
Wykonano badanie wpływu domieszki perlitu hydrofobizowanego na właściwości fizyczne zapraw cementowych, cementowo - wapiennych, wapienno cementowych.
W celu przeprowadzania badania przygotowano próbki zapraw zawierające:
Cement Górażdże Premium CEM I 42,5R, Wapno hydratyzowane extra białe CL-90-S firmy Piotrowice II, Piasek kwarcowy o uziarnieniu poniżej 2,00 mm, hydrofobizowany pył perlitowy otrzymany sposobem według wynalazku oraz plastyfikator redukujący ilości wody potrzebnej do wykonania mieszkanki.
Do badań przyjęto kilka mieszanek. Poszczególne mieszanki różniły się między sobą rodzajem spoiwa: cementowe (C), cementowo-wapienne (CW) i wapienno-cementowe (WC). Do poszczególnych zapraw (mieszanina spoiwa i kruszywa drobnego) wprowadzono perlit hydrofobizowany mający pełnić rolę domieszki napowietrzającej. Składy zaprawa poddanych badaniu przedstawiono na fig. 4 (poszczególne składniki podane są w [%] objętości mieszanki).
Badania mrozoodporności
Podstawowym kryterium oceny wpływu perlitu hydrofobizowanego na mrozoodporność zapraw cementowych jest badanie wytrzymałości na ściskanie i zginanie po wykonaniu cyklów zamrażania i rozmrażania. Dla uzyskania efektu długiego oddziaływania mrozu na zaprawy oraz dla jak najdokładniejszej oceny działania dodatków na uzyskiwanie mrozoodporności, próbki poddano 15, 25 i 40 cyklom zamrażania i rozmrażania. Polska Norma PN-85 B-04500 dla zapraw cementowych zakłada wykonanie jedynie 25 cykli. Wykorzystana komora została zaprogramowana do wykonywania 12 godzinnych cykli zgodnie z procedurą opartą o Polską Normę PN-88 B-06250.
PL238 198 Β1
Poniżej przedstawiono założenia programu:
• Obniżanie temperatury z +20°C do temperatury -20°C - 2 godziny • Utrzymanie temperatury -20°C - 4 godziny • Ogrzewanie temperatury z -20°C do temperatury +20°C - 2 godziny • Utrzymanie temperatury +20°C - 4 godziny
Próbki porównawcze były umieszczone w kąpieli wodnej do czasu zakończenia wszystkich cykli. Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie i zginanie próbek zostało przeprowadzone analogicznie do badania próbek po 28 dniach dojrzewania, po wysuszeniu próbek do stałej masy. Wyniki badań wytrzymałości próbek przedstawiono w tabelach 1 i 2.
Ta bela 1 - Wytrzymałość na zginanie próbek po cyklach zamrażania-rozmrażania
| 15 cykli | 25 cykli | 40 cykli | Porównawcze | ||
| Oznaczenie | Rodzaj zaprawy | [N/mm2] | [N/mm2] | [N/mm2] | [N/mm2] |
| CO | Cementowa | 6,0 | 5,5 | 2,9 | 9,2 |
| C2 | Cementowa z hydrofobizowanym pyłem perlitowym | 6,6 | 7,8 | 7,2 | 8,4 |
| CW3 | Cementowowapienna | 1,7 | 0,3 | Zniszczenie | 6,1 |
| CW5 | Cementowowapienna Cementowa z hydrofobizowanym pyłem perlitowym | 6,2 | 6,2 | 3,2 | 7,7 |
| WC6 | Wapiennocementowa | Zniszczenie | Zniszczenie | Zniszczenie | 1,3 |
| WC8 | Wapiennocementowa z hydrofobizowanym pyłem perlitowym | 0,3 | Zniszczenie | Zniszczenie | 2,0 |
Tabela 2 - Wytrzymałość na ściskanie próbek po cyklach zamrażania-rozmrażania
| 15 cykli | 25 cykli | 40 cykli | Porównawcze | ||
| Oznaczenie | Rodzaj zaprawy | [N/mm2] | [N/mm2] | [N/mm2] | [N/mm ] |
| CO | Cementowa | 51,0 | 55,0 | 46,9 | 67,2 |
| C2 | Cementowa z hydrofobizowanym pyłem perlitowym | 42,6 | 43,0 | 48,9 | 44,5 |
| CW3 | Cementowowapienna | 21,9 | 11,9 | Zniszczenie | 36,8 |
| CW5 | Cementowowapienna hydrofobizowanym pyłem perlitowym | 32,8 | 35,0 | 28,9 | 34,1 |
| WC6 | Wapiennocementowa | Zniszczenie | Zniszczenie | Zniszczenie | 6,1 |
| WC8 | Wapiennocementowa z hydrofobizowanym pyłem perlitowym | 4,1 | Zniszczenie | Zniszczenie | 12,0 |
PL238 198 Β1
Zaprawa wapienno-cementowa bez perlitu uległa całkowitej degradacji, próbki zawierające perlit znacznie lepiej prezentowały się w ocenie makroskopowej i dało się zbadać ich wytrzymałości. Na fig. 5 przedstawiono zdjęcia zapraw po 15 cyklach mrozoodporności po wyjęciu z maszyny zamrażania-rozmrażania (a) Zaprawa cementowa, aa) Zaprawa cementowa z hydrofobizowanym pyłem perlitowym, b) Zaprawa cementowo-wapienna, b) Zaprawa cementowo-wapienna z hydrofobizowanym pyłem perlitowym, c) Zaprawa wapienno-cementowa, cc) zaprawa wapienno-cementowa z hydrofobizowanym pyłem perlitowym).
Dla zapraw i betonów przyjmuje się, że spadek wytrzymałości po cyklach zamrażania-rozmrażania nie może być większy niż 25%. Z zapraw cementowych i cementowo-wapiennych jedynie te zawierające perlit hydrofobizowany spełniają to wymaganie w całości.
W przypadku zapraw zawierających perlit (C2 oraz CW5) odnotowano w niektórych przypadkach wzrost wytrzymałości po cyklach mrozoodporności w stosunku do próbek niepoddanych cyklom przechowywanych w wodzie.
Powyższe świadczy o tym, że zastosowanie perlitu hydrofobizowanego jest dobrą metodą uzyskania odpowiedniego poziomu mrozoodporności w mieszankach zapraw cementowych i cementowo-wapiennych o stosunku wagowym cementu do wapnia 1:2.
Przykład 5 - Zastosowanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego, jako domieszki obniżającej gęstość nasypową mieszanek
W celu sprawdzenia hydrofobizowanego pyłu perlitowego, jako domieszki obniżającej gęstość nasypową mieszanek przygotowano zaprawy przy użyciu cementu ADEPT 32,5 (cement hutniczy CEM lll/A 32,5N), wapna hydratyzowanego (extra białe CL-90-S) w ilości 18% łącznej masy spoiwa, kruszyw lekkich (perlit), piasku oraz dodatku żywicy redyspergowalnej, jako domieszki poprawiającej przyczepność. Dla wszystkich zapraw zachowano współczynnik woda/spoiwo na poziomie 0,89.
Tabela 3 - Masy kruszyw w [g] do otrzymania 1 [dm3] zaprawy
| Składnik/Wersja zaprawy | Ilości składników [g] | |||
| WO | PI | P2 | P3 | |
| Wapno hydratyzowane | 80 | 80 | 80 | 80 |
| Woda | 400 | 400 | 400 | 400 |
| Cement | 448 | 448 | 448 | 448 |
| Żywica | 1,45 | 1,45 | 1,45 | 1,45 |
| Perlit odpadowy EP100 | - | 72,2 | 70,68 | 119,75 |
| Perlit EP150 | - | 24 | 16 | - |
| Piasek | 2202 | - | 508,62 | 960 |
Jak wynika z powyższych danych zastosowanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego i/lub hydrofobizowanego perlitu umożliwia pozwala na otrzymanie świeżych zapraw o znacznie niższej gęstości objętościowej niż zaprawy cementowe oparte na piasku kwarcowym, co przekłada się na wydajność zaprawy z 1 kg masy. Gęstości świeżych mieszanek wg PN EN 1015-6 przedstawiono na fig. 7.
Hydrofobizowany pył perlitowy otrzymany sposobem według wynalazku znajdzie zastosowanie w branży budowlanej, jako materiał używany w zaprawach tynkarskich, klejowych, ciepłochłonnych, suchych zasypach stropów i ścian oraz w postaci mieszanki perlito beto nowej, zwłaszcza, jako domieszka napowietrzająca do zapraw stosowana w ilości do 10% objętości zaprawy, lekkie odpadowe kruszywo wypełniające umożliwiające uzyskanie zapraw ogólnego przeznaczenia i zapraw lekkich o gęstościach poniżej 1300 kg/m3 oraz jako domieszka do zapraw i betonów zwiększająca ich mrozoodporność.
Claims (14)
1. Sposób wytwarzania hydrofobizowanego pyłu perlitowego znamienny tym, że miesza się pył perlitowy z wodną dyspersją alkoksysilanów w ilości do 50% wagowych dyspersji w przeliczeniu na całkowitą wagę mieszaniny, po czym odstawia się mieszaninę, na co najmniej 15 min w celu ujednolicenia wilgotności pyłu perlitowego, następnie ponownie miesza się, po czym suszy do stałej masy, przy czym mieszanie odbywa się w temperaturze do 35°C, suszenie w temperaturze do 300°C oraz stosuje się wodną dyspersję alkoksysilanów o stężeniu powyżej 1%.
2. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że alkoksysilany mają postać generowanej in situ emulsji wodnej, zawierający od 0,01 do 50% wagowych mieszaniny hydrofobizujacej złożonej z metyloetoksysilanów i ich dimerów w stosunku wagowym od 99:1 do 90:10 oraz od 0,0004 do 0,4% emulgatora korzystnie sól sodową siarczanowanego adduktu tlenku etylenu do alkoholu tłuszczowego o łańcuchu alkilowym zawierającym C12 * C15, RO(C2H4O)3SO3Na gdzie R=CnH2n+1, n=12-15 (sulforokanol L-327) i od 0,0012 do 1,2% alkoholu poliwinylowego.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2 znamienny tym, że suszenie prowadzi się w temperaturze od 70 do 150°C.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 znamienny tym, że wodną dyspersję alkoksysilanów o stężeniu w zakresie od 1% do 5%.
5. Sposób według zastrz. 4 znamienny tym, że wodną dyspersję alkoksysilanów o stężeniu 2,5%.
6. Sposób według dowolnego z zastrz. od 1 do 5 znamienny tym, że suszenie prowadzi się w suszarni z wymuszonym termoobiegiem powietrza.
7. Sposób według dowolnego z zastrz. od 1 do 6 znamienny tym, że po suszeniu do suchej masy prowadzi się proces przesiewania.
8. Sposób według dowolnego z zastrz. 7 znamienny tym, że prowadzi się na sicie o boku oczka 1,0 mm.
9. Sposób według dowolnego z zastrz. od 1 do 8 znamienny tym, że mieszanie prowadzi się w proporcji masowej dyspersji do pyłu perlitowego perlitowego 1:2.
10. Sposób według dowolnego z zastrz. od 1 do 10 znamienny tym, że w celu ujednolicenia wilgotnościowego pyłu perlitowego mieszaninę odstawia się na 60 minut.
11. Sposób według dowolnego z zastrz. od 1 do 11 znamienny tym, że mieszanie prowadzi się w szczelnym pojemniku.
12. Zastosowanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego otrzymanego sposobem według dowolnego z zastrz. od 1 do 11 jako domieszki lub dodatku do mieszanek cementowych i cementowo-wapiennych o stosunku wagowym cementu do wapna do 2:1.
13. Zastosowanie według zastrz. 12 znamienne tym, że hydrofobizowany pył perlitowy stosuje się jako domieszkę poprawiająca mrozoodporność.
14. Zastosowanie według zastrz. 12 znamienne tym, że hydrofobizowany pył perlitowy stosuje się jako domieszkę obniżającą gęstość nasypową mieszanek.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL425913A PL238198B1 (pl) | 2018-06-14 | 2018-06-14 | Sposób wytwarzania hydrofobizowanego pyłu perlitowego, zastosowanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL425913A PL238198B1 (pl) | 2018-06-14 | 2018-06-14 | Sposób wytwarzania hydrofobizowanego pyłu perlitowego, zastosowanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL425913A1 PL425913A1 (pl) | 2019-12-16 |
| PL238198B1 true PL238198B1 (pl) | 2021-07-19 |
Family
ID=69054343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL425913A PL238198B1 (pl) | 2018-06-14 | 2018-06-14 | Sposób wytwarzania hydrofobizowanego pyłu perlitowego, zastosowanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL238198B1 (pl) |
-
2018
- 2018-06-14 PL PL425913A patent/PL238198B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL425913A1 (pl) | 2019-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Izaguirre et al. | Effect of water-repellent admixtures on the behaviour of aerial lime-based mortars | |
| KR101808663B1 (ko) | 단열 재료 및 그의 제조 방법 | |
| RU2506241C2 (ru) | Стойкий магнезиальный оксихлоридный цемент и способ его получения | |
| Izaguirre et al. | Characterization of aerial lime-based mortars modified by the addition of two different water-retaining agents | |
| RU2264362C2 (ru) | Невыцветающие цементирующие материалы | |
| CA2774395C (en) | Concrete mix having anti-efflorescence properties and method of making concrete using the same | |
| BR112019011610B1 (pt) | Processo para preparação de produtos de paisagismo e produto de paisagismo curado com dióxido de carbono | |
| PL204683B1 (pl) | Sposób wytwarzania betonu lub zaprawy na bazie wyłącznie kruszywa roślinnego | |
| CN1522234A (zh) | 新的大麻混凝土混合物和砂浆,它们的制备方法和应用 | |
| GB2377930A (en) | A self-levelling concrete composition | |
| CN106747174A (zh) | 一种利用磷石膏水硬性复合胶凝材料制备的耐水型加气混凝土砌块 | |
| CN106277979B (zh) | 一种高强度无机石英石板材及其制备和应用 | |
| Brzyski et al. | Influence of methylcellulose admixture on glauconite clay mortar properties | |
| CN117800668A (zh) | 一种地下高抗渗耐久性混凝土 | |
| Barnat-Hunek et al. | Analysis of the physical properties of hydrophobised lightweight-aggregate mortars | |
| CN109553350A (zh) | 一种混凝土及其制备方法 | |
| PL238198B1 (pl) | Sposób wytwarzania hydrofobizowanego pyłu perlitowego, zastosowanie hydrofobizowanego pyłu perlitowego | |
| CN116969743B (zh) | 装修专用瓷砖铺装干粉砂浆料及其制备方法 | |
| CN108529932A (zh) | 可泵送的轻集料混凝土及其制备方法 | |
| US3794504A (en) | Fast setting,crack resistant cementitious composition having inhibited shrinkage | |
| WO2012028116A1 (en) | Maintenance ready-mixed plaster | |
| JPH0753248A (ja) | セメント混和材及びセメント組成物 | |
| US8663386B2 (en) | Dry cement mix for forming light concretes with low thermal conductivity, and concretes thus obtained | |
| RU2605110C1 (ru) | Древесно-цементная смесь для изготовления строительных блоков | |
| JP2010083698A (ja) | セメント硬化体の製造方法及びセメント硬化体 |