186578. lajstromszámú szabadalom • Eljárás utószilárduló építőanyag előállítására
1 186578 2 * A találmány utószilárduló építőanyag előállítására szolgáló eljárásra vonatkozik, amelynek során vizet, szemcsés adalékanyagot és cementet keverünk össze, és a keveréket megszilárdulni hagyjuk. Amint ismeretes, az utószilárduló építőanyagok, például könnyű- és nehézbetonok készítéséhez túlnyomórészt cementet használnak. A cement gyártása meglehetősen nagy energiafelhasználással jár, kiszerelése, szállítása problematikus, a cementgyárak általában környezetszennyező gócoknak tekinthetők, úgyhogy a cementtel való takarékosságnak igen nagy a jelentősége. Az is ismeretes, hogy a fémszilíciumok gyártása során a kohóüzemekben ferroszilícium-por keletkezik, amely a porleválasztókban nagy mennyiségban gyűlik össze. Ez az anyag jelenleg környezetszennyező hulladék, amelynek elhelyezése tetemes költségkihatással jár, és komoly gondokat okoz. A találmány feladata, hogy olyan eljárást szolgáltasson utószilárduló építőanyagok előállítására, amelynek segítségével a ferroszilícium-por cementkötésű utószilárduló anyagokba úgy építhető be,hogy a tervezett minőségű végtermékhez egyébként szükséges cementmennyiség csökkenthető legyen. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy megfelelően kis átlagos szemcseméretű, és meghatározott mennyiségű ferroszilícium-port is használunk a keverék készítéséhez, az egyrészt mintegy a cementpor vivőanyagaként funkcionálva a cementet az egyébként szükségesnél kevesebb vízzel is bejuttatja az adalékanyag-szemcsék közötti hézagokba, vagyis a Fc-Si-port és cementet tartalmazó vizes zagy a hézagtérfogatot kevesebb víz felhasználásával is tökéletesebben tölti ki, és az adalékszemcsék felületének nedvesítése is jobban végbemegy, mint Fe-Si port nem tartalmazó zagy esetében; másrészt a ferroszilícium-por csúsztatóanyagként is funkcionálva a betonkeveréket könnyebben bedolgozhatóvá teszi. E felismerés alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan eljárás segítségével oldottuk meg, amelynek során vizet, szemcsés adalékanyagot és cementet keverünk össze, és a keveréket megszilárdulni hagyjuk, és amelynek az a lényege, hogy a keverékhez ferroszilícium-port adunk, amely por mintegy 90%-ának átlagos szemcse átmérője legalább egy nagyságrenddel kisebb, mint a cementpor átlagos szemcse átmérője. Az eljárás egy előnyös foganatosítási módja értelmében a keverékhez az adagolt cement mintegy 15—30 súly%-át kitevő menynyiségű ferroszilícium-port adunk. Célszerűen a keverék készítésének első lépéseként ferroszilícium-port keverünk össze vízzel, majd az így kapott zagyhoz adunk cementport, és a ferroszilícium-porból, cementből és vízből álló zagyhoz adunk szemcsés adalékanyagot. Egy további találmányi ismérv szerint a keverékhez olyan ferroszilícium-port adunk, amelynek mintegy 90%-a a 0-4 um méretű szemcsékből, mintegy 10%-a pedig 4-10 um méretű szemcsékből áll, amely utóbbiak közül a 4 um-nél nagyobb szemcsdcet előnyösen egymáshoz tapadt, de vízben szétváló kisebb szemcsék alkotják. Előnyös továbbá, ha olyan összetételű ferroszilícium-port adunk a keverékhez, amelynek mintegy 85-93 súly%-a SO; mintegy 7-15 súly%-a vas(III)oxid, alkáli földfémek és aJuminiumoxid; és amely legalább nyomokban magnéziumoxidot is tartalmaz. A találmányt a továbbiakban példák kapcsán ismertetjük részletesen. 1. p él da Könnyűbetont készítünk, amelytől 20 kg/cm* nyomószilárdságot kívánunk meg. A készítendő könynyűbetonnal szemben támasztott további igény,hogy hővezetési tényezője 0,25 kcal/mh°C alatt maradjon. 1 m3 ilyen betonkeverék előállításához az első lépésben 434 1 vizet 50 kg FeSS-porral keverünk úgy össze, hogy gyakorlatilag homogén zagyot kapjunk. A FeS-por átlagos szemcse átmérője 3-4 um között van, a por 90%-át 0-4 um méretű szemcsék, 10%-át 4—10 um méretű szemcsék alkotják, de az utóbbi frekció 4 mm-t meghaladó méretű szemcséi is a vízzel való keveréskor kisebb méretű szemcsékké esnek szét. Ehhez a zagyhoz keverünk 190 kg oementet, és az így kapott, gyakorlatilag ugyancsak homogén zagyhoz (folyácony kötőanyag-elegyhez) 200 kg duzzasztott perlitet keverünk, amely egyébként a betontechnikában önmagában ismert, és könnyűbeton-készítéshez széles körben alkalmazott adalékanyag. A keveréket kívánt formába öntve és bedolgozva megkötni hagyjuk , és a tervezett paraméterekkel rendelkező végterméket, vagyis könnyűbetont kapjuk. A cement-megtakarítás mértéke azonos a felhasznált FeS-port (tehát környezetszennyező hulladékanyag ezesetben 50kg/m3 mennyiségével. 2. példa 1 m3 B 140-es szerkezeti kavicsbeton készítéséhez az 1. példában szereplővel azonos szemcseszerkezetű, 30 kg mennyiségű Fe Si-port keverünk össze 1271 vízzel, majd az így kapott, gyakorlatilag homogén zagyhoz 168 kg cementet keverünk. A cementet is tartalmazó folyékony kötőanyag-elegyet keverjük azután össze az előírt szemszerkezetű, 2130 kg mennyiségű homokos kaviccsal. A. keveréket formába öntjük, és megkötése után a kívánt szilárdságú végterméket kapjuk. A cement megtakarítás ebben az esetben is megegyezik a felhasznált ferroszilícium-por mennyiségével . A találmányhoz fűződő előnyös hatások a következők: A FeS-por betonba való beépítésével nemcsak egy környezetszennyező hulladékanyag elhelyezésével kapcsolatos problémát sikerült kiküszöbölnünk, hanem egyidejűleg igen jelentős cementmegtakarítást teszünk lehetővé, és mind a bedolgozási technológia, mind a végtermék vonatkozásában járulékos előnyöket biztosítunk. A mintegy 10-80 um méretű szemcsékből álló cementpomál nagyságrenddel kisebb szemcséjű FeS-por ugyanis a vizes kötőanyag-elegy - gél - átlagos szemcseméríftét olymértékben csökkenti, hogy a zagy az adalékanyag-szemcsék közötti hézagtérfogatot tökéletesebben kitölti, mint a csak cementet tartalmazó zagy, aminek eredményeként a szemcsék felületének nedvesítése is kevesebb vízzel jobban végbemegy. A kisméretű hézagokban kapilláris úton is mozog a kis átlagos szemcseméretű anyag, ami a hézagtérfogat-ldtöltést, illetve az adalékszemcsefelület-nedvesitést még tökéletesebbé teszi. A FeS-por tehát a cement és víz vivőanyagaként funkcionálva csökkenti a keverővíz-szükségletet, így a szilárdsági paraméterek csökkenése nélkül csökkenthető a beton készítéséhez szükséges cementmennyiség. Mivel a FeS -pornak csúsztató-hatása is van, a nyers betonkeverék kiváló konzisztendájú, könnyebben bedolgozható, annak ellenére, hogy a 5 10 '5 20 25 30 35 40 45 50 55 50 2
