200143. lajstromszámú szabadalom • Eljárás módosított kötésű /gipszkőmentes/, nagy nyomó- és hajlítószilárdságú portlandcement előállítására
1 HU 200143 B 2 A találmány tárgya: Eljárás módosított kötésű (gipszkőmentes) nagy nyomó- és hajütószi- Lardságú portlandcement (továbbiakban MNC) előállítására. A korszerű építőipari technológiák alkalmazása során, az utóbbi időben igény merült fel szabályozható kötésű, igen nagy ryomó- és hajlitószilárdságú cementek (70-80 ÜL 8-9 MPa) iránt. Ezt az igényt a hagyományos portlandcementek nem tudják kielégíteni. A cementek szilárdsága többféle módon befolyásolható:- a klinker kémiai, ill. ásványi összetételének változtatása útján;- a cement őrlési finomságénak és szemszerkezetének változtatásával;- a víz-cement arány változtatásával, ill. csökkentésével;- a cementhez különböző vegyi adalékok (plasztifikátorok, szilér dulásgyorsitók, stb.) adagolásával. Az első két megoldást a cement gyártásakor, a másik kettőt inkább a cement bedolgozásakor alkalmazzák. i Különféle plasztifikáló adalékok alkalmazásával csökkenthető a bedolgozáshoz szükséges vízmennyiség, amely növeli a cement szilárdságát. A szilárdulást gyorsító adalékok a cement kezdeti szilárdságát növelik, általában a végszilárdság rovására. A klinker gyorskötésének megakadályozáséra a cement gyártásakor gipszkövet adagolnak, azonban ezzel nem lehet pontosan szabályozni a cement kötését, és a gipszkö mennyisége nem növelhető korlátlan mértékben. Ilyenkor a kötésidó beszabályozása inkább a beton készítésekor történik, kötést késleltető és gyorsító adalékokkal. Újabban olyan eljárások váltak ismertté (USA, Japán, stb.) melynek sorén nagy szilárdságú gipszkőmentes cementek állíthatók elő. Ezen eljárások lényege az, hogy a nagy Cas szilikát és Caa aluminát tartalmú (Caa szilikát min. 60%, Caa aluminát 10-11%) klinkereket nagy finomságra őrlik, majd vegyi adalékokat (plasztifikétor, szilárdulásgyorsitó és kötéslassító) adagolnak hozzá. Ezzel kapcsolatban meg kell jegyezni, hogy a kötéslassitó alkalmazása általában a kezdeti szilárdságot (24-48 óra) lerontja. Találmányunk célja olyan eljárás kidolgozása volt, mellyel gipszkö és kötéslassitó adagolása nélkül igen nagy nyomó- és hajlitószilárdségú cement állítható elő. A találmány a következő felismerésen alapul: A klinkerésványok szemcséinek felületén irreverzibilis módon, nagyon jól adszorbeálódnak bizonyos szerves és szervetlen vegyületek (plasztifikátorok, szuperplasztifikétorok, kötésszabályozó adalékok, stb.). A gipszkövet ezekkel az adalékokkal helyettesítve, egyidejűleg valósítható meg a kötésidő szabályozása, és a pép, habarcs, illetve beton bedolgozhatóságéhoz szükséges vízmennyiség csökkentése. Az így készített cement igen nagy nyomó- és hajlítószilérdsággal rendelkezik. Az adszorpció során megváltozik a szemcsék felületi töltése, és elektrosztatikus taszító erők lépnek fel közöttük. Ezért a szemcsék könnyen elmozdulnak egymás mellett, javul a cement bedolgozhatósága, kisebb viz-cement arány mellett is megfelelő folyósság érhető el. A plasztifikátor elsődlegesen a Ca3 alumináton és ennek hidratációja során keletkező hexagonálisan kristályosodó hidrátvegyületein adszorbeálódik, lassítva ezáltal a cement kötését. Az általunk kidolgozott eljárás szerint a módosított kötésű, gipszkőmentes, igen nagy nyomó- és hajlitószilárdságú cement (MNC) előállításakor három szempontot kell figyelembe venni: 1. az alkalmazott klinker ásványi összetételét; 2. a megfelelő két-, ill. többlépcsős őrlési technológia alkalmazását; 3. a megfelelő plasztifikátor, ill. szilárdsággyorsító alkalmazását. ad 1. Közismert, hogy a hagyományos nagy szilárdságú cementek előállításához a nagy Ca3 szilikát és nagy Ca3 aluminát (10-11%) tartalmú klinkereket alkalmazzák. Vizsgálataink szerint az MNC cement előállítása esetében ez a követelmény oly módon változik, hogy a nagy Ca3 szilikát (min. 60%) tartalom mellett a Ca3 aluminát maximális mennyiségét korlátozni kell (max. 8%). Az ilyen Ca3 alumináttartalom mellett lehetőség nyílik a kötéslassító adalékanyag nélkül a kötési idő megfelelő beállítására, ad 2. A cement megfelelő szilárdságának kialakulásához az 1. pont alatt leírt ásványi összetételű künkért legalább 400 m2/kg Blaine Bzerinti fajlagos felületűre kell megőrölni. A szilárdság-követelményektól függően a finomság növelhető. Az adszorpció tökéletes lejátszódása szempontjából igen fontos a klinkerórlemény szemcseméret-eloszlása, ill. a < 3 pm-es frakció mennyisége. Kívánatos, hogy 400 m2/kg fajlagos felületű künker-őrlemóny esetében ¥ (finomsági mérószám) legalább 18 pm, n (egyenletességi tényező) ~ 1, 3-30 pm-es frakció mennyisége legalább 70%; 500 m2/kg fajlagos felületű őrlemény esetében X legalább 12 pm, n - 1, < 3 pm-es frakció mennyisége legalább 20%; 550 m2/kg fajlagos felületű őrlemény esetében ¥ 10-11 pm körüli, n ~ 0,9, < 3 pm-es frakció mennyisége kb. 25% kell hogy legyen. A nagy finomságú, megfelelő szemcseméret-eloszlású klinkerórlemény előállításához több-, de legalább kétlépcsős őrlési eljárást kell alkalmazni, melynek 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
