188570. lajstromszámú szabadalom • Portlandcement-klinker alapú új hidraulikus kötőanyag és eljárás az előállítására
1 188 570 2 A találmány tárgya portlandcement-klinker alapú új hidraulikus kötőanyag és eljárás az előállítására. A találmány szerinti új hidraulikus kötőanyagok hidratálódás után nem tartalmaznak kalcium-hidroxidot. A találmány a kötőanyagok alkalmazásaira is kiterjed. Ismeretes, hogy a portlandcementből a hidratálódása folyamán oltott mész [Ca(OH)2] szabadul fel, amely alkalmatlanná teszi a cementet bizonyos felhasználásokhoz: többek között olyan alkalmazásokhoz, amelyek tűzálló tulajdonságot igényelnek 500 °C feletti hőmérsékleten vagy ellenállóképességet tesznek szükségessé tiszta vízzel és/vagy meghatározott savakkal szemben. Az oltott mész képződése magának a portlandcementnek a természetéből következik. A cement fő alkotórésze a C3S képlettel írható le, ahol C = CaO; S — Si02. A hidratációs folyamat során a C3S képletű komponensből oltott mész képződik. Ez a hidratációs folyamat vázlatosan az alábbi reakcióegyenlettel írható le: C3S+ 3H-+CSH + 2CH ahol H = H20. Ismeretes továbbá, hogy az építőanyag-iparban lehetőség van arra, hogy a hidratációs folyamat során képződő kalcium-hidroxidot adalékanyagokkal, például úgynevezett puzzolánokkal megkössék, és ekkor hidratált kalcium-szilikátok képződnek. Ez a reakció azonban csak 15 napos keményedés után indul meg. Az ilyen típusú cementeket puzzoláncemcnleknek nevezik, és különösen a vízzel és bizonyos savakkal szembeni ellenállóképességük miatt használják őket. Ha a közönséges portlandcementet a hidratálódása után 400 cC és 500 °C közötti hőmérsékletre hevítik, a hidratálódás folyamán felszabadult oltott mész - Ca(0H)j - kalcium-oxiddá alakul, amely később ismét vizet vehet fel és ezáltal a szerkezetek jelentős mértékű duzzadását és károsodását okozhatja. A puzzoláncement alkalmazható ugyan tűzálló kötőanyagként, ennek előfeltétele azonban az, hogy az ilyen cement felhasználásával előállított tűzálló betont több hónapig nedves atmoszférában tárolják, ily módon biztosítva a puzzolános anyagokkal végbemenő reakció teljes lejátszódását a magas hőmérsékletnek a betonra való behatása előtt. Eddig is történtek már kísérletek arra, hogy a közönséges portlandcement tulajdonságait különféle adalékanyagok alkalmazásával javítsák oly módon, hogy az így feljavított portlandcement alkalmas legyen különleges célú, például 500 cC körüli hőmérsékleteken, vagy pedig természetes vagy savas vizek hatásának kitett építményekben való alkalmazásra. így javasolták a cement hidratálódása során képződő kalcium-hidroxid szilikát-alakban történő megkötését, reakcióképes kovasavszármazékok, például sziliko-aluminátok vagy a ferroszilíciumgyártás során kapott „kovasavfüst” hozzáadása útján; javasolták ugyanerre a célra savas foszfátok adalékként való alkalmazását is, vö. például: K. D. Nyekraszov és N. P. Idanova: Perspectives d’utilisation du ciment Portland a durcissement rapide en tant que liant pour bétons réfractaires, Bull. Soc. Fr. Ceram., 1973, 98. sz., 25 -29; V. Lach: The Effect of Ceramic Stabilisers on the Bonding of Free Lime in Refractory Portland Cement Concrete, A IX. szilikátipari konferencia közleményei, Budapest 1968, 675- 689; V. Lach: Influence et Emploi de Stabilisateurs Céramiques dans les Refractairs a Base de Ciment Portland, „Teplotechna” Conférence Bétons Réfractaires, Olomouc, 1967; továbbá: 2 202 050 sz. francia szabadalmi leírás (Didicr-Werke A.—G.). Ezeknek az eddig javasolt eljárásoknak azonban hátányuk, hogy az szilikáttartalmú adalékokkal készített betonok nehezebben formázhatok, a foszfáttartalmú adalékokkal pedig idegen anyagokat visznek a betonba, amelyek más szempontból okozhatnak nemkívánatos hatásokat. A találmány alapját az a meglepő felismerés képezi, hogy a portlandcement hidratálódása folyamán képződő mészhidrát tökéletesen leköthető és ezzel a mészhidrát felszabadulásával járó hátrányok, következmények teljesen kiküszöbölhetők, ha a tűzálló vagy egyéb különleges igénybevételeknek kitett hidraulikus kötőanyagok előállítása során a portlandcement-klinkerhez megfelelő minőségű reakcióképes alumínium-oxidot keverünk a képződő mészhidrát lekötéséhez elegendő mennyiségben. Reakcióképes alumínium-oxidként a cement hidratálódása során képződő kalcium-hidroxiddal jól reagáló aiumínium-oxid-trihidrát — AJ(OH)3 — alkalmazható, mégpedig a természetes ásvány (hidrargjllít, gibbsit) vagy mesterségesen, például az ismert Bayer-eljárással előállított timföldhidrát alakjában. Alkalmazhatók azonban a találmány szerinti célra az alumínium-oxid-trihidrátot különböző mennyiségi arányú alumínium-oxid-monohidrát és egyéb kísérő ásványi anyagok kíséretében tartalmazó természetes ásványok, különösen a bauxit és laterit (a laterit egy vas-oxidoktól téglavörösre színezett bauxit, vö.: Römpp, Vegyészeti Lexikon, 2. köt. 498. old., Budapest 1960.) őrleményei is; ez utóbbiaknál az alkalmazandó mennyiség az ásvány alumínium-oxid-trihidrát tartalmának figyelembevételével állapítandó meg. A találmány tárgya tehát olyan új, portlandcementet és alumínium-oxidot tartalmazó hidraulikus kötőanyag, amely alumínium-oxidként főleg alumínium-oxid-trihidrátot tartalmaz a cement hidratálódása során képződő összes kalcium-hidroxid kémiai reakcióban történő lekötésére elegendő mennyiségben, adott esetben egyéb, önmagukban ismert és hidraulikus kötőanyagokban szokásos adalékok kíséretében. Az új portlandcement-alapú hidraulikus kötőanyagot a találmány értelmében úgy állítjuk elő, hogy portlandcement-klinkert a cement hidratálódása folyamán felszabaduló összes kalcium-hidroxid kémiai reakcióban történő megkötésére elegendő mennyiségű alumíniumoxid-trihidráttal vagy alumínium-oxid-trihidrátot tartalmazó ásványi anyaggal keverünk össze, kívánt esetben egyéb, önmagában ismert és hidraulikus kötőanyagokban szokásos adalék, mint kötésgyorsító (pl. gipsz), cementhabarcs-folyósító, lágyító- vagy vízelvonószer hozzáadásával. A portlandcement hidratálódása folyamán képződő kalcium-hidroxid mennyisége az adott esetben alkalmazott portlandcement-klinker kémiai összetételétől függ és jellemző az illető klinkerre. A portlandcement-klinker ugyanis főként trikalcium-szilikátból (3Ca0.Si02 vagyis C3S) és dikalcium-szilikátból (2Ca0.Si02 vagyis C2S) áll, de ezek mennyiségi aránya széles határok között változhat; a trikalcium-szilikát 15—70%, a dikalcium-szilikát 9 63 % mennyiségben lehet a klinkerben, így a kalcium-szilikátok összmennyisége általában 65-88% lehet, a maradék főleg kalcium-aluminátokból, kalcium-ferritekből és hasonló vegyületekből tevődik össze. Az adott 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
