NO800014L - Fremgangsmaate for fremstilling av sement saerlig egnet for anvendelse som ildfast materiale - Google Patents

Description

" Foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåte ved fremstilling av en ny sement som er sælig velegnet som ildfast sement.

Sementen i henhold til oppfinnelsen er en dobbeltklinkersement inneholdende vannfritt kalsiumsulfonat (i det etter-følgende betegnet med den forkortede formel C^A^S) og en konvensjonell aluminiumoksydbasert klinker.

Den nye sement muliggjør fremstilling av ildfast betong som utviser forbedrede mekaniske egenskaper, og om mulig også forbedrede ildfaste egenskaper sammenlignet med vanlig aluminiumoksydbaserte sementer.

C^A^S sement hvis formel fullt ut skrevet er 4CaO, SAl-jO^, SO^ , er i seg selv et velkjent produkt og utgjør i det vesentlige det ekspanderende kompleks som tilsettes til Portlandsement, enten ved blanding eller å tilsette kalsiumsulfat til Port-landsementråmaterialer i den hensikt å oppnå såkalt "krympe-kompenserende sementer".

I henhold til en kjent metode kan en aluminiumoksydbasert klinker inneholdende C^A^S fremstilles ved å tilsette kalsiumsulfat til aluminiumoksydbasert sementråmaterialer og deretter sintre blandingen og derved forstørre eller utvide

. sintringsområdet.

Når en dobbeltklinkersement i henhold til oppfinnelsen skal fremstilles blandes en C^A^S klinker og en aluminiumoksydbasert klinker i forholdet 10/90 til 30/70.

Fortrinnsvis inneholder den aluminiumoksydbaserte klinker

30 70 % CA(CaO,Al203). Slike klinkere anvendes for å frem-stille sementer av-den type som selges under handelsnavnet "Fondu" eller "Secar" (Lafarge Fondu International Company).

Avhengig av det spesielle tilfelle blir klinkerene enten blandet og sammenmalt til ca..4 000 cm 2/g Blaine spesifikk overflate, eller de males separat til den ønskede partikkel-størrelse føre sammenblanding av de malte klinkere. I det sistenevnte tilfelle bør partikkelstørrelsen for bestand- .

delene ligge i området 2 600 - 5 000 cm 2/gBlaine S.S., fortrinnsvis 3 000 cm 2/g Blaine S.S. for aluminiumoksydbasert klinker og 5 000 - 8 000 cm 2/g Blaine S.S., fortrinnsvis 7 000 cm<2>/g Blaine S.S. for C4A3S - klinkeren.

Den kjemiske sammensetning for C^A^S klinkeren er som følger:

De anvendte råmaterialer er bestanddeler som tilveiebringer det nødvendige CaO, A^O^ og SO^• Fortrinnsvis anvendes de følgende bestanddeler: bestanddeler som tilveiebringer CaO: kalksten, . brent eller lesket'kalk,

bestanddeler som tilveiebringer A^O^: aluminiumoksyd, . hydratisert aluminiumoksyd, hvit og rød bauxitt,

bestanddeler som tilveiebringer SO^: gips, kalsiumsulfat, enten vannfritt eller semi-hydrat, samt aluminiumsulfat.

Råmaterialene blandes og males inntil 95 % av partiklene har en. størrelse mindre enn 100 pm hvoretter de brennes inntil sintringstrinnet nås. Fortrinnsvis er sintringstemper.aturen for C^A^S lik eller høyere enn 1_ 400°C og fordelaktig er sin-tringstemperaturen lik eller. ca. 1 500°C.

Som det vil fremgå av det etterfølgende så kan det.oppnås sementer med spesielt fordelaktige mekaniske egenskaper ved å blande de ovenfor nevnte klinkere.

I henhold til en utførelsesform .av oppfinnelsen ble en C^A^S klinker fremstilt fra de følgende råmaterialer:

Blandingen av disse bestanddeler ble malt inntil 95 % av

■ partiklene, som utgjorde blandingen, hadde en størrelse på mindre enn 100 um. Blandingen ble støpt til mursten med 25 - 30 % vann i nærvær av 2,5 % lignosulfonat. De således erholdte mursten ble gradvis oppvarmet til 160°C i en ovn og deretter holdt 90 min. ved forskjellige sintringstemperaturer.

Den etterfølgende tabell I angir kjemikaliene og mineralogiske egenskaper for det erholdte C^A^S som funksjon-av varmebe-. handlingstemperaturen.

Av tabell I fremgår det at området for C^A^S behandlings-temperaturene innen hvilke ingen fordampning' av SO^finner sted, er meget bredt.

Fasene bortsett fra C^A^S forsvinner når temperaturen over-stiger 1 400°C, ved sintringstemperaturer høyere enn. 1 500°C vil sulfat fordampe.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til den beskrevne fremgangsmåte idet C^A^S klinkeren kan fremstilles på en tørr eller halvtørr måte i henhold til velkjente fremgangsmåter innen sementfremstiIlingsindustrien.

Oppfinnelsen skal beskrives mere detaljert under henvisning til de etterfølgende eksempler.. Når'ikke annet er angitt er mengdeforholdene angitt i vekt-%.

- EKSEMPLENE 1- 5

En dobbeltklinkersement ble fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse ved å blande en C^A^S klinker, .som ovenfor definert, malt til en finhet på 7 000 cm<2>/g Blaine S.S. med en aluminiumoksydklinker inneholdende 40 % CA ("Fondu"-klinker) malt til 3 000 cm /g Blaine S.S.

Den endelige sammensetning av denne' dobbeltklinkersement var

som følger:

Den etterfølgende tabell II indikerer egenskapene for betonger fremstilt på basis av dobbeltklinkersementen ("Fondu" - C^A^S) og viser:

W/C-forholdet (vann/sementvektforholdet) bestemt

i henhold til den såkalte "ball-i-hånden"-metbden)

bøyfasthet (F) og kompresjonsstyrke (C) etter oppvarming av betongene til. ca. 800°C i henhold til ASTM standard C 268, for forskjellige C4A3S sintringstemperaturer og for forskjellige "Fondu"/C^A3S-'forhold for sementblandingen.

De undersøkte betonger var betong med kalsinert ildfast leire (chamotte) aggregater inneholdende 42'- 44 % A^O^ med en partikkelstørrelse på 0 - 5 mm i henhold til Fuller-kurven, sementinnholdet var 500 kg/m 3 betong og de indikerte egenskaper er sammenlignet med betong fremstilt av bare "Fondu".

Av tabell II fremgår at egenskapene for betongen påvirkes

■sterkt av kvaliteten for C^A^S.

Det kan sees at forbedring■i mekanisk styrke etter oppvarming ble erholdt når C^A^S ble varmebehandlet ved en temperatur på mere enn 1 400°C, særlig ved 1 500<U>Q.

Tabellen viser også at W/C-forholdet avtar når konsistensen (bestemt i henhold til ASTM "kule"-'metoden) forblir konstant og det bør bemerkes at dette forhold avtar når C^A^S sin-tringstemperaturen økes.

I tabell III er vist egenskapene for chamotte-inneholdende betong tilsvarende de tidligere beskrevne og erholdte henholdsvis ved å anvende "Fondu" og dobbeltklinkéren i henhold til oppfinnelsen, idet dobbeltklinkéren inneholder 80 % "Fondu" og 20 % C4A S sintret ved 1 500°C.

Det kan sees at bøyningsfastheten for dobbeltklinkersementen ("Fondu" + C4A3S) målt ved 1 000°C var forbedret sammenlignet med "Fondu". Ytterligere tilsetning av C 4 A3S "Fondu"

(40 % CÅ) hadde ingen nedsettende effekt på de ildfaste egen-, skaper bestemt ved måling av bevegelse under en belastning på 0,2 MPa i henhold til fransk standard B 49 105.

EKSEMPLENE 6 og 7

Dobbeltklinkersement ble fremstilt ved å blande:

. "Fondu" hvor 95 % av partiklene hadde en partikkel-størrelse mindre enn 4 0 um ("Fondu R") hvis spesi-fikke overflate var 4 9 50 cm 2/g Blaine; . C.A S sintret ved 1 430 - 1 500°C og malt til en finhet på 7 ■ 000 cm 2/g Blaine S.S.

Av tabell IV fremgår innvirkningen av C^A^S klinkeren på

de mekaniske egenskapene for betong fremstilt fra dobbeltklinkersementen:

etter herding i 24 h ved 20°C,

etter oppvarming av betongen til 110°C, 80 0°C og 1 100°C.

I tabellen er vist tilsetning av C 4 A3-.S varmebehandlet ved-

1 500 oC som fører til en forbedring av egenskapene etter oppvarming, sammenlignet med "Fondu R" alene, spesielt etter oppvarming av denne til en- temperatur til 800°C.

EKSEMPLENE 8 - 10

Dobbeltklinkersement fremstilt fra C^A^S og "Secar" (ca. 70 %

CA). I henhold til en annen utførelsesform a<y>oppfinnelsen inneholdt dobbeltklinkersementen:

en C^A^S varmebehandlet ved 1 500°C og malt til

7 000 cm<2>/g Blaine S.S.;'

en hvit aluminiumoksydsementklinker ("Secar") malt til 3 600 cm 2/g Blaine S.S.

Den gjennomsnittlige sammensetning i vekt-% for den anvendte "Secar" klinker var som følger:

Resultatene erholdt for chamotte-betong (42 - 44 % Al-pO^, 0 - 5 mm Fullermaling) er vist i den etterfølgende tabell V for et sementinnhold på 500 kg/m 3og for forskjellige- C^ A^ S andeler. Tabell V viser at spesielt bemerkelsesverdige resultater ble erholdt etter oppvarming til 800°C med et C^A^S innhold på 10 %.

EKSEMPEL 11 og. 12

Disse eksempler vedrører, henholdsvis fremstilling av dobbeltklinkersement ved en samtidig maling av klinkerene (eksempel 12) og ved blanding av på forhånd malte klinkere. (eksempel 11).

Den vedlagte tabell VI angir de erholdte resultater som

viser at samtidig maling eller separat måling etterfulgt av blanding gir likeverdige resultater.

Generelt sagt vil de mekaniske egenskaper, etter oppvarming av betong fremstilt av dobbeltklinker i henhold til oppfinnelsen, være vesentlig forbedret når den iblandede C^A^S klinker var sintret til en forhøyet temperatur, fortrinnsvis ved 1 500°C.

Claims (8)

1. Dobbeltklinker aluminiumoksydinneholdende sement, karakterisert ved at den inneholder en C^A^S klinker og en aluminiumoksydholdig klinker i vektfor-holdet 10/90 og 30/70.

2. Sement ifølge krav 1, karakterisert ved at den aluminiumoksydinneholdende sement inneholder 30-75% CA.

3. Sement ifølge krav 1, karakterisert ved at C^ A^ S klinkeren er erholdt ved å blande råmaterialer som tilveiebringer CaO, Al^O^ og SO^ slik at etter en sintringstemperatur over 1 400 C så erholdes et produkt med den følgende sammensetning:

4. Sement ifølge krav 1, karakterisert ved at C,A S klinkeren har en partikkelstørrelse tilsvarende et spesifikt overflateareal på o 5 000 - 8 000 cm 2/g.

5. Sement ifølge krav 1, karakterisert ved at dobbeltklinkersement er fremstilt ved å blande på.forhånd.malte bestanddeler og at sementens finhet svarer til 3 000 - 6 000 cm <2> /g.

6. Sement ifølge krav 1, karakterisert ved at dobbeltklinkersementen er fremstilt ved samtidig blanding av klinkerbestanddelene til en finhet på 3 500 - 5 000 cm <2> /g.

7. Sement ifølge krav 1, karakterisert ved at C^ A^ S og den aluminiumoksydinneholdende klinker er blandet i forholdet 20/80.

8. Sement ifølge krav 1, karakterisert ved at C^ A^ S klinkeren blandes med en klinker inneholdende "70 % CA og hvor forholdet mellom C^A-^S og CA klinkeren er 10/90.