188570. lajstromszámú szabadalom • Portlandcement-klinker alapú új hidraulikus kötőanyag és eljárás az előállítására
1 188 570 2 esetben felhasználásra kerülő portlandcement-klinker kémiai összetételéből a 3Ca0.Si02 + 2H2 0 = CaO.Si02 + 2Ca(OH)2 és 2Ca0.Si02+H2 0 = CaO. Si02+Ca(OH)2 reakcióegyenletek alapján könnyen kiszámítható az adott esetben szükséges alunn'nium-oxid-trihidrát minimálisan szükséges mennyisége, amely a gyakorlatban tekintetbe jövő szélső klinker-összetételeket figyelembe véve, 100 súlyrész klinkerre számítva általában 25—40 súlyrész tiszta Al(OH)3, illetőleg az ilyen mennyiségű alumínium-oxid-trihidrátot tartalmazó bauxit vagy latent lehet, és így a kész hidraulikus kötőanyagban (a portlandcement és az alumínium-oxid-trihidrát összmennyiségére számítva) 60-80% portlandcement és 20-40% alumínium-oxid-trihidrát vagy ezzel ekvivalens mennyiségű alumínium-oxid-tartalmú ásványi anyag van. E leírás további részében, a 9-27. példa után a IV. táblázatban foglaljuk össze öt különböző, a C3S és C2S, illetőleg C3S+ C2S gyakorlatilag szóbajövő szélső értékeit képviselő klinker, valamint a 3-27. példában szereplő „A”, „B” és „C” klinkerek esetében a szükséges A!(OH)3, illetőleg a példákban szereplő „A” és „B” bauxit szükséges mennyiségeinek a klinker összetétele alapján a fenti módon számított értékeit. A fentebb említett, csekély (0,1-3 %) mennyiségben esetleg alkalmazott szokásos cement-adalékok a hidratált alumínium-oxidnak a mész-hidrátot lekötő hatását nem befolyásolják. A fent ismertetett módon számított elméletileg szükséges vagy azt meghaladó mennyiségű alumínium-oxidtrihidrátnak a portlandcementhez való hozzákeverése esetén a jelenlevő Al(OH)3 a hidratálódás folyamán képződő mészhidráttal már annak keletkezésekor tökéletesen reagál, ami azt jelenti, hogy ha a hidratálódás folyamán a betonkeverék kémiai összetételét differenciál termoanalitikai vizsgálattal követjük, a termékben kalcium-hidroxid jelenléte soha nem figyelhető meg, függetlenül az eltelt időtől. A komponensek összekeverését célszerűen összeőrléssel végezzük. A kalcium-hidroxid és a hidratált alumínium-oxid közötti reakció pillanatszerűen végbemegy, ha a keveréket portlandcement és valamely alumíniumoxid-tartalmú anyag, például hidratált alumínium-oxid, nyers bauxit vagy laterit együttes őrlésével állítjuk elő. Ha viszont az egyes komponensek részecskemérete olyan, hogy az anyag 90 %-a átmegy a 40 jum lyukméretű szitán, az összeőrlést elhagyhatjuk. A találmány szerinti kötőanyag hidratálódása folyamán a C3S komponensből mész szabadul fel, amely a képződését követően reakcióba lép a hidratált alumínium-oxiddal. Ekkor C3AH6 vagy C4AHn típusú hidratált kalcium-aluminátok vagy C2 ASH8 hidratált gehlenit típusú sziliko-aluminátok és hidrogránátok képződnek. Ennek következtében kalcium-hidroxid nyomok sem mutathatók ki a cementben. A jelen leírásban a találmány szerinti új hidraulikus kötőanyagot elsősorban olyan alkalmazási területek szempontjából vizsgáljuk, amelyeknél fontos követelmény a tűzállóság. A találmány azonban nem korlátozódik az ilyen típusú alkalmazásokra. A találmányt az alábbi példák és a mellékelt ábra segítségével részletesen ismertetjük, kitérve az előnyökre és a jellemzőkre. A mellékelt ábrán egy differenciális termoanalízis eredményeinek grafikus ábrázolása látható. A mészhidrát jelenléte könnyen kimutatható differenciális termoanalitikai vizsgálattal: endoterm maximum jelenik meg 450-500 °C között. A cementhabarcs hidratációs termékeinek analízise kiegészíthető a röntgendiffrakciós diagramok vizsgálatával. 1. példa „Superblanc”^-ból keveréssel előállított kötőanyag. Kötőanyag készítése céljából az alábbi komponenseket keverjük össze:- 70% „Superblanc”^R) (mesterséges portlandcement-klinker, gyártó cég Ciments Lafarge France; gyakorlatilag nem tartalmaz vasoxidot).- 2,7 % gipsz- 27,3 % alumínium-oxid-trihidrát (AH3), amelyet a Bayer-eljárással állítunk elő. E komponens olyan részecskékből áll, amelyek átmennek 90%-ban a 40 pm lyukméretű szitán. Ha az így kapott keverékből készített cementpép viselkedését összehasonlítjuk az egyedül a Superblanc*R' klinkerből készült ccmentpép viselkedésével, a következőket állapíthatjuk meg, amint az az I. táblázatból is kitűnik:- Az önmagában alkalmazott Superblanc^ esetén 1 nap elteltével jelentős mennyiségű kalcium-hidroxid mutatható ki. 7 nap múlva a rendelkezésre álló, a C3S hidratálódása folytán felszabadítható mész mennyiségének 70-80 %-a jelen van.- Az 1. példa szerinti keveréknél kalcium-hidroxid nem mutatható ki, bármennyi idő telik is cl. Ennél a példánál az AH3 képletű alumínium-oxidot előzetesen 30 percig őröltük egy AUREC^r^ típusú lengő törőgépben. Ezáltal részben amorf anyagot kaptunk. A cementpépet olyan vízmennyiség felhasználásával készítettük el, hogy a víz/cement arány 0,64 volt (V/C = = 0,64). 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
