162321. lajstromszámú szabadalom • Eljárás beton szilárdságának növelésére
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Bejelentés napja: 1969.1.21. (SI-1091) Közzététel napja: 1972. VIII. 28. Megjelent: 1974. X. 10. 162321 Nemzttközi osztályozta: C 04 b 7/02 11/10,11/12,11/14 Fíltaláló(k) Dr. Tamás Ferenc oki. vegyészmérnök, Budapest Tulajdonos: Szilikátipari Központi Kutató és Tervező Intézet, Budapest. Eljárás beton szilárdságának növelésére. 1 A találmány tárgya eljárás beton (célszerűen előregyártott beton) szilárdságának növelésére. A cement szilárdulási folyamatának befolyásolására számos eljárás ismert; ezek a szilárdulás időbeli lefolyását részben gyorsítják, részben lassítják. A szilárdulás gyorsítása1 finomabb őrléssel, hőkezeléssel (pl. gőzöléssel), valamint különböző vegyszerek (pl. kalcium-klorid, kálium-szulfát) hozzáadásával; a szilárdulás lassítása durvább őrléssel, hűtéssel, valamint ugyancsak különböző vegyszerek (pl. citromsav, borax, dextrin) hozzáadásával érhető el. Mindezek az eljárások hatásukat a hidratációs kinetika megváltoztatása útján fejtik ki. Ismert azonban a kötési sebesség és a végszilárdság hátrányos összefüggése. A kötés gyorsítása csökkenti a "végszilárdságot, míg a végszilárdság növelése az eddig ismert eljárások esetében csak a kötés lassításának árán érhető el. A jelenség tendenciáját az 1. ábra szemlélteti, amelyben az abszcisszatengely a t^ idő, az ordinátatengely pedig a szigma "nyomószilárdság, lineáris skálán. Az 1 vonal a cementbeton kizsaluzhatóságához szükséges szilárdsági érték. A kezeletlen beton természetes szilárdulásának időfüggvénye a 2 vonal. Ennek az 1 vonallal való A metszőpontja a kizsaluzhatóság bekövetkezését mutatja, amelynek időtartama általában kb. 7 nap. A szilárdulás időbeli lefolyását kötésgyorsító vegyszer, pl. 2% kalcium-klorid hozzáadásával meggyorsítva, a szilárdulás időfüggvénye a 3 vonal szerint alakul. Az így kezelt cementbeton mintegy 3 nap után kizsaluzható (B pont) s mintegy 15-20 nap alatt eléri a végszilárdságot, ami azonban 10-20%-kal alacsonyabb, mint a 2 vonal szerinti természetes szilárdulás esetében. Még nagyobb mértékben meggyorsítható a cement szilárdulása gőzölés alkalmával: a gőzölt beton -amint ezt a 4 vonal C pontja mutatja - már 1 napon belül kizsaluzható; szilárdulása még rövidebb idő alatt befejeződik és végszilárdsága még alacsonyabb, mint az előző esetben. 10 15 20 25 30 A kötéslassítók közül a 0,07% citromsav alkalmazásának hatását az 5 vonal ábrázolja. A kizsaluzhatósághoz szükséges szilárdságot a cementbetón ebben az esetben csak mintegy 14 nap után éri el (Dpont), a szilárdulás pedig több hónapon át tart és már a 28 napos szilárdság is 10-30%-kal meghaladja a kezeletlen beton végszilárdságát. Az ismertetett jelenség magyarázata abban rejlik, hogy a cement kezelésének hatására megváltozik az időegység alatt keletkező kötó'képes hidrátvegyületek mennyisége, de egyben a minősége, vagyis a hidrátfázis fajlagos kötőereje is: a kötés gyorsításának hatására a kötőképes hidrátvegyületek mennyisége növekszik, a kötés lassításának hatására csökken. Ismert ugyanis az az általánosítható természeti törvény, hogy gyors átalakulás finomabb, lassú átalakulás durvább szemcséjű anyagstrukturát eredményez, ami a hidrátfázis kötőerejének változását magyarázza. Nyilvánvaló tehát, hogy a szilárdulás üteme és a végszilárdság közötti hátrányos, fordított összefüggés az ismert módokon, vagy ezekhez hasonlóan nem szüntethető meg; a hidratáció sebességének módosítása útján nem állítható elő gyorsan kizsaluzható és emellett nagyi végszüárdságu cement. ' Találmányunk célja eljárás kidolgozása gyorsan kötő és nagy végszilárdságú cement előállítására. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a cementből a hidratáció során képződő kötó'képes fázisok fajlagos kötőereje további kémiai kötések beépítésével növelhető. Az anionrács a megszilárdult cementben kizárólag 02 ~ anionokból áll. A kötőképes fázisok anionrácsának megváltoztatására végzett vizsgálataink során bebizonyosodott, hogy az oxigén-anionok hálója kiegészíthető, kapcsolható a periódusos rendszer oxigén-csoportjának más ionjaival éspedig az S2 -, illetve Se*-, illetve Te 2 ~ ionokkal, miáltal térhálósodás jön létre. A cement szilárdulása során tehát az eddigi felfogástál eltérően, nem felületi, hanem kémiai kötések létesülnek. A 162321
