NL8003179A

NL8003179A - Werkwijze voor het vervaardigen van een bindmiddel voor brij, mortel en beton.

Info

Publication number: NL8003179A
Application number: NL8003179A
Authority: NL
Original assignee: Flowcon Oy
Priority date: 1979-05-31
Filing date: 1980-05-30
Publication date: 1980-12-02
Also published as: AU5880480A; CS379480A2; PL224590A1; AU537598B2; IT8048830A1; ES8103717A1; ATA287680A; AT392637B; GB2051031B; IN152973B; GR68405B; DE3020384C2; NO150676B; DE3020384A1; DK234880A; DK155185C; AR220055A1; ES491990A0; GB2051031A; CA1150327A

Description

' N/29.750-Kp/vdM ** - 1 -

Werkwijze voor het vervaardigen van een bindmiddel voor brij, mortel en beton.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van een bindmiddel, dat gebruikt moet worden in een brij, mortel en beton met een lage verhouding van water tot cement, volgens welke werkwijze 5 - als uitgangsmateriaal voor het bindmiddel wordt gebruikt tenminste 50 gew.% van een hydraulisch materiaal, zoals slakken, technische pozzolanen en/of natuurlijke pozzolanen, - tenminste een deel van het hydraulische materiaal 10 wordt gemalen tot een specifiek oppervlak van 2 tenminste 400 m /kg en - aan het uitgangsmateriaal 0,1-5 gew.% wordt toegevoegd van tenminste êën weekmaker, zoals een gesulfoneerde polyelectrolyt.

15 Als een extra component van het uitgangsmateriaal voor het bindmiddel kan 0-50 % worden gebruikt van materialen met een hoog kalkgehalte, zoals Portland-cementklinker, gebluste kalk en equivalenten.

In het volgende wordt onder "cement" verstaan een 20 bindmiddel in het algemeen, dat dientengevolge niet beperkt is tot gewone Portland cement en zijn derivaten.

Anderzijds wordt onder een "lage" verhouding van water tot cement verstaan een.verhouding, die kleiner is dan 0,4.

25 Nadelen van het gewone beton uit Portland cement zijn o.a. de hoge kostprijs van het bindmiddel, de hoge hydra-tatiewarmte, de geringe dimensionele stabiliteit en de geringe corrosieweerstand van het beton. Het laatste nadeel is ten dele het resultaat van het feit, dat als gevolg van de hydra-30 tatie van het cement een grote hoeveelheid kalk Ca(OH)dat reeds met water en zwakke zuren reageert, in vrijheid wordt gesteld. Deze hoeveelheid kan tot ongeveer 1/4 van de gehele hoeveelheid bindmiddel bedragen, zodat in een zure grond het beton moet worden beschermd tegen het corroderende effect van 35 de zuren in de bodem.

«on 3179 - 2 -

De slechte corrosieweerstand van het beton is gedeeltelijk het gevolg van zijn hoge poreusheid, die opnieuw afkomstig is van de grote hoeveelheid water, die voor het mengen wordt gebruikt, of in het geval van een stijf en droog 5 betonmengsel, van het onvoldoende compacteren. De hoeveelheid water, die nodig is voor een volledige hydratatie van het cement, bedraagt ongeveer 25 gew.% van het cement, terwijl bij het praktische vormen van beton meer dan het dubbele van de hoeveelheid water veelvuldig wordt gebruikt. Bovendien kan in 10 betonmengsels, die een rijkelijke hoeveelheid cement bevatten, de hoge hydratatiewarmte resulteren in spanningen en in scheuren, waaruit een slechte corrosieweerstand volgt.

De weerstand tegen sulfaat van het gewone Portland cementbeton is ook slecht, hetgeen het gevolg is van het hoge 15 Al203-gehalte van het cement, zodat in sulfaat-bevattende omgevingen een duurder sulfaatbestendig speciaal cement moet worden gebruikt voor betonconstructies.

Zo lang als het onderhavige cement in gebruik is geweest zijn pogingen gedaan om de boven genoemde nadelen en 20 moeilijkheden te overwinnen of te verminderen door toevoeging aan het cement of beton van industriëel vervaardigde of natuurlijke hydraulische materialen, die minder kalk bevatten, d.w.z. pozzolanen, waarvan de kostprijs aanzienlijk lager is dan de kostprijs van cement en waarvan de weerstand tegen zu-25 ren en sulfaten hoger is en de hydratatiewarmte lager dan die van normaal cement. Een uitgebreider gebruik van deze toevoegingen is hoofdzakelijk beperkt gebleven door hun langzame hydratatie en harding, hetgeen resulteert in slechte vroege sterkten en hetgeen tegenstrijdig is met de doeleinden van de 30 hedendaagse voorgietindustrie.

Het meest belangrijke toevoegsel van Portland cement is de hoogovenslak, geproduceerd bij de bereiding van ruw ijzer. In geïndustrialiseerde landen wordt dit nevenprodukt of afvalprodukt in dergelijke grote hoeveelheden geproduceerd, 35 dat het moeilijk is om er een gebruik voor te vinden. In sommige landen is het gebruik van slakken gebruikelijk, doch de gebruikte hoeveelheid is echter gering, in vergelijking met de hoeveelheid gebruikte cementklinker. Het meest gebruikelijke 8003 1 79 t * - 3 - gehalte aan slakken in slakcement is ca. 30-50 %.

De hydraulische eigenschappen en de reactiviteit van de slak hangen hoofdzakelijk af van de basiciteit van de slak, d.w.z. van de verhouding van de hoeveelheden van zijn 5 basische componenten tot de hoeveelheden van zijn zure componenten. Wanneer de reactiviteit van de slak wordt uitgedrukt wordt de z.g. F-waarde vaak gebruikt, die gedefiniëerd wordt door de volgende vergelijking.

F-waarde = Ca0 + CaS + 1/2 MgO + Al^

Si02 + MnO

10 Wanneer de F-waarde groter is dan 1,9, is de slak sterk reactief, terwijl wanneer de F-waarde kleiner is dan 1,5 de slak traag reactief is en slecht. De hydraulische eigenschappen van de slak hangen ook af van het glasgehalte van de slak, dat hoger moet zijn dan 95 % in een goede slak.

15 Hoe hoger het A^O^-gehalte, des te beter de sterk te-ei genschappen van de slak zijn, zelfs ondanks het feit dat de hoeveelheid van Al203~hydratatieverbindingen niet direct de sterkte van de slak beïnvloedt.

De traagheid van hydratatie en verharding, resul-20 terende van de chemische samenstelling en fysische eigenschappen van de slak, kan teniet worden gedaan door vermalen van de slak tot een hoog specifiek oppervlak. Opgemerkt werd, dat de sterkte van slakcement snel toeneemt als functie van het specifieke oppervlak. Tengevolge van zijn hoge glasgehalte is 25 de slak echter moeilijk te malen en kan de maalenergie, die nodig is, het dubbele zijn van hetgeen nodig is voor cement-klinker.

Versnelling van de hydratatie van de slak kan ook tot stand worden gebracht door middel van verschillende ver-30 snellers, waarvan de best bekende zijn: - cementklinker, - verschillende sulfaten, zoals anhydriet en gips, - gebluste of ongebluste kalk en - alkalies en alkalische zouten.

35 Onder deze versnellers zijn de meest gebruikelijke cementklinker, zowel als gips en klinker te samen.

Tengevolge van hun langzame reacties hebben slak- A η Λ 7 4 70 - 4 - cementen hoofdzakelijk gebruik gevonden als zogenaamd cement met geringe warmte in monolitische betonconstructies met het oog op de vermindering van het risico van scheuren.

De vliegas, geproduceerd in energiecentrales door 5 de verbranding van kool, turf, enz. brandstoffen, is ook gebruikt als actief vulmateriaal voor cement met lage warmte en beton. De vliegas is gewoonlijk een hydraulisch toevoegsel, dat langzamer reageert dan slakken, hetgeen o.a. het gevolg is van zijn laag kalkgehalte. Zijn hydraulische eigenschappen 10 worden gewoonlijk verbeterd door toevoeging van kalkbevattende componenten, zoals gebluste kalk en klinker en door het te malen tot een hoge fijnheid. Naast de gebruikte brandstoffen zijn de samenstelling en de hydraulische eigenschappen van vliegas ook afhankelijk van de heersende verbrandingsvoorwaarden.

15 De fijnheid van de vliegas kan in de orde zijn van de fijnheid van het cement.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding de boven genoemde nadelen op te heffen en een dergelijke werkwijze te verschaffen door middel waarvan het mogelijk is om uit 20 nevenprodukten en afvalprodukten van de industrie en uit natuurlijke pozzolanen snel hardende bindmiddelen te bereiden van een uitstekende kwaliteit.

De uitvinding is o.a. gebaseerd op de volgende ideeën: 25 er werd waargenomen dat naast het gebruik van hogere hardingstemperaturen, het gebruik van mengsels van bepaalde soorten een zeer gunstig effect heeft op de hydratatie-snelheid van slakken, waardoor klinker niet in zo grote hoeveelheden nodig is en in sommige gevallen in het geheel niet 30 nodig is.

Het is algemeen bekend, dat hoogovenslakken langzamer reageren dan klinker, doch dat de uiteindelijke sterkte van het beton, gebaseerd op beide bindmiddelen, gelijk is.

Bijv. maakt toevoeging van alkalicarbonaten of 35 hydroxiden ook rijkelijk gebruik mogelijk van slakken in snel reagerende cementen. Wanneer bijv. natriumcarbonaat (Na2CÜ2) wordt gebruikt, is het effect waarschijnlijk gebaseerd op een toename van de pH-waarde, waarbij de OH component de slak 800 3 1 79 * » - 5 - activeert. Tegelijkertijd heeft een hoge pH-waarde, te samen met een gezuiverd lignosulfonaat, een fluïdiserend effect op het beton. Naast natriumcarbonaat kunnen andere alkalicarbona-ten (bijv. I^CO^ en I^CO^) en andere alkalizouten ook worden 5 gebruikt.

Verder werd waargenomen, dat hoe hoger de basisi-teit van de slakken is, en hoe fijner ze gemalen zijn, des te hoger hun reactiesnelheid is.

Het is bekend dat het niet de moeite waard is 10 cementklinker te malen boven een bepaalde grens, omdat extra fijnheid nauwelijks de eigenschappen van harding en sterkte verbetert. In tegendeel is het echter wel de moeite waard de slakken te malen, bijv. tot een specifiek oppervlak van 400-2 800 m /kg.

15 Dan begint de slak te reageren op dezelfde wijze als cement wanneer enig alkalisch zout wordt toegevoegd, dat als activator functioneert.

Het is ook bekend, dat de reactie sneller plaatsvindt wanneer de hardingstemperatuur wordt verhoogd tot bijv.

20 40-90°C.

Verder werd waargenomen, dat basiciteit een gunstig effect heeft op de slak wanneer deze is gemalen tot een 2 voldoende specifieke oppervlaktewaarde (groter dan 400 m /kg).

Het is mogelijk de bekende maalhulpmiddelen (lig-25 nosulfonaat of equivalent) te gebruiken, die het mogelijk maken om de slakken fijn te malen en die bovendien later als weekmaker werken in het beton.

Derhalve is het volgens de uitvinding mogelijk slakken te gebruiken wanneer ze voldoende fijn gemalen zijn en 30 wanneer alkalische versnellers worden gebruikt. Onder deze omstandigheden werkt de slak verrassenderwijs als een snel hardend bindmiddel in beton.

De hydratatie van slakken en pozzolanen kan wezenlijk worden verbeterd door het gebruik van weekmakers, zoals 35 lignosulfonaten of gesulfoneerde ligninen en andere gesulfo-neerde polyelectrolyten, waardoor de verhouding van water tot cement in het beton aanzienlijk kan worden gereduceerd. Door toevoeging van verschillende versnellers, zoals alkalihydroxi- 800 3 1 79 -βάθη en/of alkalicarbonaten of andere alkalische zouten, is het ook mogelijk bindmiddelen te gebruiken met hoge slakgehalten in snel hardende cementen. Dit gunstige effect is waarschijnlijk gebaseerd op de hogere pH-waarde, waarbij de slak of het 5 pozzolaan wordt geactiveerd, terwijl tegelijkertijd het effect van de weekmakers wordt geïntensiveerd.

Nog verder werd waargenomen, dat de alkaliniteit des te gunstiger de langzamer reactieve hydraulische bindmiddelen door zijn aard beïnvloedt en dat dit effect des te 10 sterker is naarmate het bindmiddel fijner is gemalen. Zo begint de slak te reageren op dezelfde wijze als cement wanneer enig alkalicarbonaat en/of hydroxide is toegevoegd, hetgeen werkt als activator.

Met het oog op het bovenstaande is het mogelijk te 15 zeggen, dat de weekmaker (bijv. het lignosulfonaat) en de activator (bijv. NaOH en/of ^200^) te samen werken als een zeer sterk weekmakende combinatie.

Bij het malen is het ook mogelijk op zichzelf bekende maalhulpmiddelen en mengsels daarvan toe te voegen,die 20 de vloei-eigenschappen van het gepoederde bindmiddel of de eigenschappen van het beton, dat eruit is gemaakt (bijv. anti-lucht meeslepende middelen, enz.) verbeteren.

Meer in het bijzonder is de werkwijze volgens de uitvinding in hoofdzaak gekenmerkt doordat aan het uitgangs-25 materiaal ook wordt toegevoegd als stollings- en hardingsregu-lator in totaal 0,5-8 gew.% van tenminste een alkalihydroxide en/of tenminste een alkalisch zout, zoals een alkalicarbonaat.

Volgens de uitvinding kunnen de toevoegingen of een gedeelte ervan, worden gedaan in verband met of na het 30 malen.

Volgens de uitvinding kunnen de bindmiddelcomponenr-ten zodanig worden geproportioneerd, dat in het bindmiddel de verhouding van de totale hoeveelheid aardalkalimetalen tot de hoeveelheid siliciumdioxide erin 1,1 tot 1,6 bedraagt, bij 35 voorkeur 1,2 tot 1,4.

Volgens de uitvinding is het ook mogelijk om slakken en pozzolaanmaterialen te gebruiken voor de bereiding van snel hardend beton wanneer behalve een fluïdisator sterk alka- 800 3 1 79 - 7 -

A

Λ « lische toevoegingen worden gebruikt (bijv. NaOH, enz.).

Het fluïdiseren is een belangrijke factor bij het mogelijk maken van het gebruik van de combinatie van een alkalisch zout (bijv. Na2C02) en een alkalihydroxide (bijv. NaOH).

5 In kleine hoeveelheden toegevoegd verkorten deze materialen aanzienlijk de stollingstijd. Hierbij versnelt de hoge pH het weekmaken en in combinatie met een gesulfoneerde polyelectro-lyt (bijv. lignosulfonaat of gesulfoneerde lignine of andere polyelectrolyten) draagt deze ook bij aan het vergroten van de 10 hydratatiesnelheid. Het NaOH daarentegen heeft een uitgesproken invloed op het verkorten van de stollings- en hardingstijd doch het beïnvloedt ook tot op zekere hoogte het weekmaken.

Volgens een aspect van de uitvinding wordt aan het mengsel toegevoegd 15 - 0,1-3,0 % van tenminste een gesulfoneerde poly- electrolyt of equivalent daarvan en - 0,5-8,0 % (als totale hoeveelheid) van tenminste een alkalihydroxide en/of een alkalisch zout, zoals een alkalicarbonaat.

20 De uitvinding zal hieronder worden onderzocht in het licht van een paar uitvoeringsvoorbeelden.

Volgens de werkwijze worden slak en/of andere pozzolaanstoffen gemalen door middel van 0,1-5 % alkali-lignosulfonaat of gesulfoneerde kraftlignine, mogelijk te 25 samen met andere gesulfoneerde polyelectrolyten, zoals formaldehyde-melamine, formaldehyde-naftaleen, enz. condensatie- 2 produkten, tot een fijnheid van 400-800 m /kg.

Gedurende het malen is het mogelijk tegelijkertijd andere stoffen toe te voegen, die het maalproces verbeteren, 30 evenals de hanteringseigenschappen van het bindmiddel, of de eigenschappen van het beton, gemaakt uit het bindmiddel, zoals stoffen die de vloeiing van het bindmiddelpoeder verbeteren, versnellers of vertragers, antilucht meeslepende middelen, enz.

35 Opgemerkt wordt, dat binnen het kader van de uit vinding het alkalihydroxide en/of het alkalische zout niet behoeven te worden toegevoegd in samenhang met het malen, doch dat deze kunnen worden gemengd met het bindmiddel op afzonder- 800 3 1 79 - 8 - lijke wijze, of in verband met het mengen in het beton.

Alkali-lignosulfonaten of gesulfoneerde alkali-ligninen hebben een gunstig effect op de maaleigenschappen van slakken.

5 Als regelend middel voor het stollen en harden van het bindmiddel, is het mogelijk alkalibicarbonaten, alkali-carbonaten, hydroxiden en verschillende alkalische zouten te gebruiken. Deze kunnen worden toegevoegd in verband met het malen of later.

10 Wanneer het gewenst is een klinker toe te voegen aan het bindmiddel of aan het beton, moet de klinker bij voorkeur afzonderlijk worden gemalen, terwijl dezelfde mengsels worden gebruikt.

Op basis van het gemeenschappelijke effect van 15 fijn malen en van het gebruik van maalhulpmiddelen en van middelen, die gebruikt worden voor het regelen van de hydratatie-snelheid, is het mogelijk uit slakken en/of andere pozzolanen, vooral door middel van warmteharding, een snel hardend, dicht en corrosie-bestendig beton te verkrijgen, waarin het gehalte 20 aan cementklinker zeer gering is of zelfs afwezig is (bijv. 20-0 %).

VOORBEELD I

Een proef werd uitgevoerd aan beton, waarvan de maximumdeeltjesgrootte 12 mm was en dat 400 kg bindmiddel per 3 25 m beton bevatte. Harding van kubussen van 10 cm vond plaats bij 70°C (7 uur) tot compressie. Als antilucht meeslepend middel werd tributylfosfaat gebruikt.

30 800 3 1 79 - 9 "

<D

+J Λ ο >-< Ο <-ι CTl Ο Ο H ^ m in ·-< m vo γ- α) μ η <η •'S* ττ ττ m η •Ρ /—>

ÜTM

Φ s Η \ Μ 2 "" -— 1 ..........."- cn ίΞ a) —

Ja Οι ,g o in o o 04 o ^ Ë ·.»*>·- - -

0 (Ti rH O O O ·>-< 'd' O

O m 04 n Nt· 'd' d' O

Φ Ή

+J

G

Φ 4-! (Q (¾ ^-1 04 O tH 00 0Ί H > ca —-

G

0 u ca

G

H

1 Φ \ +j d np <-i co vo m cn c— μ d O o τρ o oo oo ro ro φ Φ jÜ - - - - K - “· +j Ë m o o o o o o o id Φ φ £ u > *»-»*» ,*—«» »*“n r>» **—«· u o ro o co rn ro

Φ O O on O O O O

i—l uuouuou

r-l N a u Μ Μ (N (N

φ «j <d m cd <d cd <d α> Ö — 2223222

^ ca o\° ^ ^ ^ ΞΓ ΞΓ ÏX

jli ^ o m io co ro T-ι co Μ [0Φ - · - ' - ' “

H H > CN τΗ τ-Ι ·τΗ <-> —I

PQ 0)---- (£ co S ca +j cu id O cd

> G

Φ O _ o a-i m ·»-ι co m v +JrHdP *>·***»*

d -—' (%g T—i r—i T-H t—Η T—I r—I

ca

O

G

O'

*H

r-4 10

H

Φ O' ,G Λ! ooooooo G\ ooooooo π 04 in in in o vo t- o~

G -H S

φ ή —· X-- X _ id ad Η Ή CO Φ Λ r4 p—' Φ<Κ> ooooooo Φ'-' in in in in co σι o > ^ φ o

rG

Ό ri ' φ ca

A X

M G\ 04 04 04 CN 04 CN

Φ ·ηο4 in in in in m in χ -η S m in m in m in G 4-1-- ri X ad

4-1 -H

G Φ Φ A ^

B H.dP OOOOOOO

Φ O'— in in in in ον ·ή U Φ > Φ 0 Λ fi Π A 3 1 7 9 m o 2 - 10 -

VOORBEELD II

Effect van de versneller op het harden van bindmiddel, gebaseerd op slakken.

Het specifieke oppervlak van de slakken was 600 m / 5 kg, de verhouding van bindmiddel tot standaardzand was 1:3, de water/cementverhouding 0,35 en de temperatuur van de mortel 50°C. De mortel werd gehard in een warmtekast bij 50°C (4 uur) en daarna bij 20°C tot compressie.

TABEL B

2 10 compressiesterkte MN/m ^roe^ versneller 1 dag 3 dagen 28 dagen nr.

1 0,8 % NaHC03 0,4 1,2 17,0 2 1 % Na2C03 20,6 26,5 31,1 15 3 1 % Na2CO3+0,l % NaOH 24,3 29,9 34,1 4 1 % Na2CO3+0,25 % NaOH 28,5 32,9 36,0 5 1 % Na2C03+l % NaOH 38,7 45,2 51,0

Als fluïdisator werd toegevoegd 0,5 % lignosulfo-naat en als anti-lucht meeslepend middel 0,1 % tributylfosfaat. 20 Volgens de Amerikaanse octrooischriften 3.960.582, 3.959.004 en 4.032.251 wordt het gebruik van NaHC03 en andere bicarbonaten voorgesteld naast fluïdisator, ter verkrijging van vrij vloeiend beton.

Proeven hebben echter aangetoond, dat in bindmid-25 delmengsels die een grote hoeveelheelheid slak en pozzolanen bevatten, het gebruik van bicarbonaten niet voordelig is tengevolge van hun lage pH (verg. voorbeeld I). De toepassing van bicarbonaten heeft een buitensporig langzame stolling en harding van het beton ten gevolge, waarbij de hydratatie niet 30 voldoende kan worden versneld, zelfs niet door middel van warmteharding.

VOORBEELD III

Als bindmiddel werd gebruikt slak/klinkercement 70/30, waarin het specifieke oppervlak van beide componenten 2 35 500 m /kg was. De hoeveelheid bindmiddel in het beton bedroeg 400 kg/m3. _ _ _ .

800 3 1 79 - 11 -

TABEL C

ligno sterkten sulfo- water/cement- -- naat(%) versneller verhouding 9 uur 24 uur 7 dagen 5 1,5 1,6 % Na2C03 0,387 33 38 42 1.5 1,3 % NaHC03 0,415 30 35 39 1.5 1,5 % KHC03 0,387 23 26 34 1.5 2,1 % K2C03 0,385 27 32 34

Aan het beton werd 0,1 % tributylfosfaat (TBP) 10 toegevoegd en de warmteharding vond plaats bij 70°C.

VOORBEELD IV

Wanneer alleen slakken werden gebruikt als bindmiddel, komt het effect van de alkaliteit zowel op de fluïdi-teit als op het ontwikkelen van de sterkte zelfs nog duidelij-15 ker uit, hetgeen blijkt uit de volgende tabel D.

(Als bindmiddel werd 400 kg/m^ gebruikt van een o slak met een specifiek oppervlak van 470 m /kg. Het anti-lucht meeslepende middel was TBP (0,1 %). Het beton werd gehard bij 70°C).

20 8003 1 79 - 12 - ΕΓΊ

<D

o> J5 co m oo o m ο σ\ Μ η η η n <» n r-' -

(D

-—·» O' CM (d Ifl Φ Lf) ON >ί CO >

g Ό CN iH CN CO CO CO

\ Z rn a__ m 3 o co η n m >j

β β CM rH CN CO CO CO

(U

+J σ\ X__ M t"· (DM * +j o co o cn σ> on on cm tn β Ή rH I—I cn ro ro vo O'

G

•rl ii -—· X s cdO vo on cn ο σ> oo o

N ^ CN CN <-H rH CN

G

•rl Q O'

G

(β -rl in tn LD LD

Η ΙΌ COOIOCNCOCOCM

CQ \ +J β cn ^ cn cn cn cn cn C M G 0

Eh (ü (D JG ooooooo

P S M

G (D 0) £ Ü > Ό -rl M m (D (Ü G H f-1

Η H ^ O^OOOO

φ φ dP *****»*· 4- <D g '— cn cn ή cm cn vo > cn m

(DM

0 (D co Λ > cn

M O

CD U

H CM

H G

CD Z

G

m cn cn +

M Ο O

CD UUEEEEK

> cmEOOOOO

cd G G G G G G

z z 3 z z z z

M

-P 0

G -P

G G

Ό G W •H 0 -rl CD m Ό η ih -. m m m m m m o r-i Ο β <» * » *· ·* “ ·- *·

(D CO rH '— I-H I—I I—I rH rH i—I CN

CD Ο m > G CD O' CO

O -rl H

Λ H G

800 3 1 79 «η O LO

-13-

Afhankelijk van de betonvormingsvoorwaarden en van de vereisten, gesteld aan het betonmengsel en aan het geharde beton, is het mogelijk verschillende combinaties te gebruiken van versnellers, teneinde het doel te bereiken op een optimaal 5 economische manier.

Het is ook algemeen bekend, dat een sterk en duurzaam beton wordt verkregen door gebruik bij het mengen van beton van een mimimum aan water en een bindmiddel, dat geen onnodige overmaat kalk bevat.

10 In Portland cementklinker wordt een hoge kalkver- zadigingsgraad gebruikt om de hydratatiereacties te versnellen. Wanneer de hydratatie wordt versneld door middel van warmte, een lage water-tot-cementverhouding en verschillende versnellers, ds een hoge kalkverzadigingsgraad meer schadelijk dan 15 nuttig. In normaal beton handhaaft de vrij gemaakte kalk een hoge pH-waarde, die de wapening beschermt tegen roest. In dicht beton met lage poreusheid is dit onnodig en de totale hoeveelheid aardalkali-oxiden moet dan worden ingesteld overeenkomstig het SiC^-gehalte van het bindmiddel. Wanneer deze verhouding 20 ongeveer 1,2 tot 1,5 is, worden ook sterkten bereikt, die overeenkomen met sterkten die verkrijgbaar zijn met de beste cementsoorten, met hydraulische bindmiddelen, die inferieur geacht worden, zoals slakken en vliegas, door het gebruik van warmteharding.

25 VOORBEELD V

Vliegas alleen geeft geen bevredigende sterkten, zelfs wanneer het geactiveerd is door middel van een base en een mengsel van slakken en vliegas met een verhouding van 2 : 1 doet dit ook niet. Wanneer de hoeveelheid vliegas wordt 30 verminderd tot 10 %, wordt de boven genoemde molaire verhouding bereikt, hetgeen ook blijkt uit de ontwikkeling van sterkte in de volgende tabel E. Teneinde deze molaire verhouding te bereiken behoeft het slakken/vliegasmengsel van 2 : 1 ongeveer 10 % kalktoevoeging, waardoor de sterkten opmerkelijk 35 worden verbeterd. Met een grotere kalktoevoeging zullen de sterkten opnieuw dalen.

800 3 1 79 - 14 - a

0 O

tn - 0 in in r** o o in Ό ή oo id oo [-

<n G

go) o \ s

3 0 σ> m om Γ' r- (N

S o oo in oo oo oo

G

0--

P P <N

M 3

p D "ί O Is (Ί ID

0 cn in oo oj -p <Ji ra_______________________ P 1-1 3 «·

3 OO Ο lO 00 ID O

N n M N

ID

Cn

G

^ c· ^!Ë ή o id r- σι r- (ÖU <NJ CM I—I I—I Ή N —' c H O'

G

PI -H

Η I Ό inoomino CQ \-p:3 ΟΉΉΉ^ΙΟ <! PGO oo oo oo oo oo oo

Eh 00x| *·»* *·-*>*· -P g p oooooo

(0 0 (U

S 0 >

P

0 —.

Η X

Η O

0 0 oooooo G 2 *·»*·.».·» 0 00 00 O'] 00 00 00

P dP

0 — > dp 1 I -- 00 o m oo in m m £ m x> *.·.*-*-*·>

tJI r—I 0 OJ "Η Ο Ή '"H i—I

•H 3 (Ö

Η M G

PI PI PI

w w co

dP dP dP

o o o Η N Γ0 iH rt] rt] 0 ft ft » »· * Ό ft ft <J rfj rfj 'O ft ft ft H dP dP ft ft ft

S

OO O dP dP dP

Ö <3 OO iH O 1— 00

-rH ft OO Μ M

O ft » ^ w co - - *

dP WWW

dP dP

O dP dP dP

or—oooor- <H ID o ID in 800 3179 " s - 15 -

In deze tabel is PFA vliegas, S = slakken, SL = 3 gebluste kalk. De hoeveelheid bindmiddel was 400 kg/m . Als anti-lucht meeslepend middel werd 0,1 % tributylfosfaat toegevoegd en als vertrager 0,05 % natriumgluconaat. De hardings-5 temperatuur was 70°C.

In het volgende voorbeeld VI worden de resultaten van een proef op volle schaal voorgesteld.

VOORBEELD VI Consistentie: 10 de water-tot-cementverhouding van het beton, ver kregen volgens de werkwijze van de onderhavige uitvinding, ligt normaal bij 20-40 % beneden de overeenkomstige verhouding van OPC (gewoon Portland cement). Zelfs zo is de bewerkbaar-heid van het nieuwe beton beter dan de bewerkbaarheid van nor-15 maal OPC-beton.

Door toepassing van een slakhoeveelheid van 400 kg/ 3 m beton, veranderde de consistentie van het beton, gemeten als inzakking in cm, als functie van de water-tot-cementverhouding in een proef op volle schaal, uitgevoerd in een voorge-20 goten betonfabriek, zoals blijkt uit de volgende tabel F.

TABEL F

water/cement verhouding °'38 °'05 °'33 °'30 °'38 °'273 inzakking 25 23,5 21 18 12 2 25 (cm)

Wanneer de betonmenger niet voldoende werd gereinigd van OPC-beton, werden de volgende resultaten verkregen (tabel G), aantonende dat OPC niet moet worden gemengd met het nieuwe beton.

30 TABEL G

water/cementverhouding 0,35 0,34 0,325 inzakking (cm) 22 22 12 800 3 1 79 - 16 - "Schokharding" van het nieuwe beton:

In een fabriek werd een vloerelement gegoten uit 3 een 20 % beton, dat 340 kg slakken per m bevatte en een water-tot-cementverhouding had van 0,41.

5 Na een bewaren vooraf van 30 minuten, werd het element ingebracht in een IR-oven. De ontwikkeling van de sterkte werd waargenomen door samendrukken van kubussen van 15 cm, die op overeenkomstige manier waren opgeslagen. De volgende resultaten werden verkregen (tabel H):

10 TABEL H

hardmgstijd 0/5 2,5 3f0 3f5 4f0 4f5 5/0 (uur) gemiddelde luchttempe- 31 58 66,6 66 67 67,5 68,5 68,5 15 ratuur (°C) rijpheid l5jr5 60,5 125,0 158,5 191,8 225,8 259,8 293,8 (uur °C) compressie- sterkte 21,5 24,5 26,0 30,0 34,6 36,5 20 (MN/m2)

Zoals blijkt was de stijging van de sterkte zeer snel en kon geen scheurvorming worden waargenomen in het element.

Opgemerkt wordt, dat het volgens de werkwijze van 25 de uitvinding niet kritisch is hoe de OH groep en het alkali-carbonaat in het bindmiddel worden ingebracht. Dit kan ook plaatsvinden door middel van een chemische reactie, bijv. volgens de formule: Na2C03 + Ca(0H)2 —> CaCO^ + 2NaOH (1) Dienovereenkomstig kan het alkalicarbonaat worden 30 ingebracht door er een overmaat van toe te voegen, waardoor bijv. een reactie kan plaatsvinden volgens de volgende formule: 4Na2C03 + Ca(OH)2 —» CaC03 + 2NaOH + 2Na2C03 (2).

35 800 3 1 79

Claims

1. Werkwijze voor de vervaardiging van een bindmiddel, dat gebruikt moet worden in een brij, mortel of beton, met een lage water-tot-cementverhouding, volgens welke werk- 5 wijze als uitgangsmateriaal voor het bindmiddel tenminste 50 gew.% wordt gebruikt van een hydraulisch materiaal, zoals slakken, technische pozzolanen en/of natuurlijke pozzolanen, tenminste een deel van het hydraulische materiaal wordt gema- 2 len tot een specifiek oppervlak van tenminste 400 m /kg en 10 aan het uitgangsmateriaal wordt toegevoegd 0,1-5 gew.% van tenminste ëén weekmaker, zoals een gesulfoneerde polyelectro-lyt, met het kenmerk, dat aan het uitgangsmateriaal ook als stollings- en hardingsregulator wordt toegevoegd in totaal 0,5-8 gew.% van tenminste een alkalihydroxide 15 en/of tenminste een alkalisch zout, zoals een alkalicarbonaat.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk , dat de regulator ^2^^ is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk , dat de regulator NaOH is.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk , dat de regulator een combinatie is van Na2CC>2 en NaOH.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk , dat de toegevoegde hoeveelheid Na2C02 0,5-3 25 gew.% is en de toegevoegde hoeveelheid NaOH 0,5-3 gew.%.

6. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk , dat de toegevoegde hoeveelheid NaOH 1-4 gew.% bedraagt.

7. Werkwijze volgens conclusie 1, met het 30 kenmerk , dat tenminste een deel van de toevoegingen wordt gedaan in verband met het malen.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk , dat tenminste een deel van de toevoegingen geschiedt na het malen.

9. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk , dat het alkalihydroxide wordt toegevoegd door middel van een chemische reactie tussen een alkalicarbonaat en een ander oplosbaar hydroxide. 800 31 79