181322. lajstromszámú szabadalom • Eljárás bór és halogéntartalmú portland- típusú cementek előállítására
3 181322 4 a’-C2S kompozíciók, amennyiben egyáltalán képződnek, oly csekély mennyiségekben stabilizálódnak, hogy röntgen-diffrakciós analízissel ki sem mutathatók.) A Slater és Hamilton által leírt bórtartalmú cementeket jellemzi továbbá az is, hogy szabad mésztartalmúk 2%-nál kevesebb és borát van jelen bennük (B203 alakjában), mésszel együtt oldódva az a’—C2S fázisban, 1 mól B203-ra számítva 5 mól CaO mennyiségi arányban. A Slater és Hamilton által leírt cementek viszonylag kis mennyiségben tartalmaznak valamely bórtartalmú vegyületet, például bór-oxidot (B2Oj), amelyet mineralizálószerként adnak a nyers keverékhez klinkerezés előtt. A bórtartalmú komponens hozzáadása lehetővé teszi Portland-típusú klinker képződését lényegesen alacsonyabb hőmérsékleteken (1290 °C és 1400 °C között), mint amilyenek ezelőtt szükségesek voltak az ipari gyakorlatban, körülbelül azonos kemencében-tartózkodási idő mellett. Emellett a bórtartalmú cementekkel körülbelül 630 kg/cm2 nyomószilárdság érhető el a teljesen kötött cementben (vagyis 28 nappal a kötés után), ami lényegesen felülmúlja az egyéb Portland-típusú cementek szilárdsági tulajdonságait. A korábbi bórtartalmú cementek esetében ezeket az előnyöket az a’-C2S szerkezetnek tulajdonították, amely rendszerint körülbelül 65—85 súly% mennyiségi arányban van jelen a kompozícióban. Bár a Slater és Hamilton által leírt típusú bórtartalmú Portland-cementek lényeges haladást jelentettek a cement-kémia terén, ipari alkalmazásuk különféle hátrányokkal jár. így például, bár az eddigieknél jobb szilárdságot értek el teljesen kötött állapotban, az elért eredmények nem egyenletesek és a kötési idő is ingadozó; Emellett számos ipari alkalmazásban nem kielégítő az üyen cementek kezdeti és közbenső álapotbeli szilárdsága. Számos kísérlet történt már a bórtartalmú Portland-típusú cementek tökéletesítésére, főként a kezdeti és közbenső állapotbeli szilárdság fokozására, a teljesen kötött állapotban mutatott kitűnő szilárdság megtartása mellett. Ismeretes, hogy a szokásos Portland-típusú cementek kezdeti szilárdsági tulajdonságai annak tulajdoníthatók, hogy a klinkerben körülbelül 50-60% C3S képződik; vo.: Lea, The Chemistry of Cement and Concrete (3. kiadás, Chemists Publishing Co., 1977, 82. old.). Az az elképzelés azonban, hogy a bórtartalmú cementek kezdeti szilárdságát ilyen mennyiségű C3S képzése útján növeljék, ellentmondásban állt Slater és Hamilton eredményeivel. Ezek a szerzők ugyanis a teljesen kötött állapotban mutatott nagy szilárdságot a’—C2S képződésének és C3S kizárásának tulajdonították. Emellett a szakmabeliek korábbi felfogása és az általános ipari hiedelem az volt, hogy borátok jelenlétében nem képződhet C3S; vö.: Mircea: „Decomposition of Tricalcium Silicate with Boron Oxide”, Silikatz (Ceskoslovenska Akademie Ved), 9(1) 34-42 (1965); e szerző szerint a bór-oxidok reakcióba lépnek a trikalcium-szilikáttal és így szabad mész, valamint dikalcium-szilikát és pentakaldum-boroszilikát telített szilárd oldata (5CaO ; : 1B203 : lSi02) képződik. A bórtartalmú Portland-típusú cementek tulajdonságainak javítását célzó kezdeti kísérletek során arra törekedtek, hogy oly módon érjenek el nagy 2 kezdeti szilárdságot, hogy meg lehessen tartani az a’-C2S képződési jellemzőket. A nagy kezdeti szilárdság elérését célzó sikertelen törekvések sorába tartozott a klinker szemcseméretének csökkentése és a nyers keverék alkotórészeinek változtatása, különösen a vas-fázis összetétele szempontjából. Ugyancsak sikertelen kísérleteket végeztek nagy kezdeti szilárdság és állandóbb kötési idők elérésére szilárdsági akcelerátorok és a víztartalmat csökkentő adalékok alkalmazása útján. Más kísérletek során nagy kezdeti szilárdságú cementeket (vö.: Mechta: 4 036 657 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás) a Slater és Hamilton által leírt bórtartalmú, a’—C2S tartalmú cementekkel igyekeztek fizikai úton összekeverni. Az olyan cement-minták, amelyeket a Mechta-féle cement, tehát egy C4A3§ tartalmú, a C3S-tartalmú cementekénél nagyobb kezdeti szilárdságú cement és egy bórtartalmú cement klinkerezés előtt vagy után történő összekeverése útján állítottak elő, mind a közbenső állapotban, mind a teljes kötés után alacsony szilárdságot mutattak; 7 nap utáni szilárdságuk például 103 kg/cm2, 28 nap utáni szilárdságuk pedig 291 kg/cm2 volt. A korábbi nézetek és ipari hiedelmek ellenére, a jelen találmány a C3S és a’-C2S bórtartalmú Portland-típusú cementekben való kombinált képzésén alapul; így a szilárdsági tulajdonságok nemcsak javulnak, hanem az eddigiekhez képest meglepően nagy kezdeti szilárdságok érhetők el. Emellett azt találtuk, hogy ezeket az eddigieknél nagyobb kezdeti szilárdságokat előnyös kötési idő alatt érjük el, anélkül, hogy eközben hátrányosan befolyásolnánk a bórtartalmú cementek teljesen kötött állapotban mutatott kitűnő szilárdsági tulajdonságait. Ezen túlmenően, a találmány szerinti cementek ingadozás nélkül, minden esetben mutatják a teljesen kötött álapotbeli kiváló szilárdságot. A találmány fentiekben ismertetett tárgyai és előnyei oly módon érhetők el, hogy oly cement-kompozíciót állítunk elő, amely hidraulikus kötést biztosító kalcium-szilikátokként alfa-jelzett dikalcium-szilikátot (a,-C2S) körülbelül 20—70% mennyiségben és trikalcium-szilikátot (C3S) körülbelül 10-50% mennyiségben tartalmaz, a kompozíció teljes súlyára számítva. A cement összetételének egyéb komponensei, nevezetesen a trikalcium-aluminát és a tetrakalcium-alumino-ferrit, ugyanazok, amelyek általában a Portland-típusú cementekben jelen vannak; úgy véljük, hogy ezek nincsenek lényeges befolyással a kapott klinker illetőleg cement tulajdonságaira. A C3S és a’-C2S képződését azáltal éljük el, hogy a klinkerezést a bórtartalmú cementek kívánatos alacsonyabb égetési hőmérsékletén, tehát 1290 és 1400 °C között végezzük, a szokásos kemencében-tartózkodási idővel, ami a kemence méretétől és egyéb tényezőktől függően 30 perctől 1 óráig terjedhet. A C3S és a’-C2S stabilizálását azáltal érjük el, hogy a nyers keverékbe olyan alkotórészeket viszünk be, amilyeneket általában a bórtartalmú Portland-típusú cementek gyártásánál alkalmaznak, tehát mészkövet, szilícium-dioxidot, alumínium-oxidot, vas-oxidot és egy bórtartalmú komponenst, mineralizálószerként pedig lényegileg egy halogéntartalmú komponensből álló anyagot alkalmazunk. A C3S és 5 10 IS 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
