CS218604B1

CS218604B1 - Building material

Info

Publication number: CS218604B1
Application number: CS905980A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Bruthans; Adolf Jurasek; Miroslav Tomko; Juraj Gustafik
Original assignee: Zdenek Bruthans; Adolf Jurasek; Miroslav Tomko; Juraj Gustafik
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1980-12-19
Publication date: 1983-02-25

Description

(54) Stavebná hmota(54) Building material

Vynález zlepšuje vlastnosti stavebných látok na báze anorganických spojiv znížením pórovitosti.The invention improves the properties of building materials based on inorganic binders by reducing porosity.

Podstatou je, že sa používá klasické anorganické spojivo ako je cement, vápno, sádra a pod. v zmesi s karboxyldiamidom + 5-nitrofuraldiacetátom. Množstvo organickej zložky móže činiť až niekolko desiatok % z hmotnosti anorganického spojiva a poměr organických komponentov móže byť volený v širokom rozmedzí podlá podmienok aplikácie a požadovaného účinku. Stavebná hmota sa vyznačuje dobrou spracovatelnosťou a nezamřza. V priebehu tvrdnutia anorganického spojiva sa koncentruje organický komponent v póroch vznikajúcich v anorganickom spojive a postupné vytvára vo vodě nerozpustné kondenzačné produkty, ktoré prerušujú alebo vyplňujú kapilárně póry. Tým sa znižuje kapiláma vzlínavosť a nasiakavosť na zlomok póvodnej hodnoty, zvyšuje pevnosť a najma odolnost* voči chemickým a fyzikálnym pósobeniam ako mrazu, posypových solí, agresívnych vod a pod. Vedla zvýšenia kvality a trvanlivosti možno vynález súčasne využiť pre zníženie spotřeby energie a nákladov na zhutňovanie a ako opatrenie pre zimné stavebné práce.The principle is that a classic inorganic binder such as cement, lime, gypsum and the like is used. mixed with carboxyldiamide + 5-nitrofural diacetate. The amount of organic component may be up to several tens of% by weight of the inorganic binder, and the ratio of organic components may be selected within a wide range according to the conditions of application and the desired effect. The building material is characterized by good workability and does not freeze. During hardening of the inorganic binder, the organic component concentrates in the pores formed in the inorganic binder and gradually forms water-insoluble condensation products that break or fill the capillary pores. This reduces capillary capillarity and absorbency to a fraction of the original value, increases strength and in particular resistance to chemical and physical effects such as frost, road salts, aggressive waters and the like. In addition to improving quality and durability, the invention can be used simultaneously to reduce energy consumption and compaction costs and as a measure for winter construction work.

Vynález sa týká stavebnej hmoty vyrobenej z kombinovaného spojiva na anorganickej báze ako je cement, sádra, vápno, Sorelova maltovina alebo ich zmesi a organického spojiva pozostávajúceho z 5-nitrofuraldiacetátu a karboxyldiamidu.The present invention relates to a building material made from a combination binder based on an inorganic base such as cement, gypsum, lime, Sorel's mortar or mixtures thereof and an organic binder consisting of 5-nitrofural diacetate and carboxyldiamide.

Hlavným nedostatkom známých stavebných hmot na báze cementu a iných anorganických spojiv zmiešaných s vodou je vysoká pórovitosf výsledného materiálu po vytvrdnutí spojiva. Najma spojité kapilárně póry vznikajúce pri tvrdnutí spojiva a odpařením vody, ktorá nie je chemicky viazaná, majú za následok vefkú kapilámu vzlínavosť materiálov a následné ich nízku odolnosť chemickým a fyzikálnym namáhaniam. Doteraz známe účinné spósoby zníženia pórovitosti sú založené na tom, že vytvrdnuté spojivo sa vysuší, připadne vakuuje a potom impregnuje nízkoviskóznymi monomermi, ktoré sa v póroch polymerujú tepelne, katalyticky alebo radiačně. Iným spósobom je vtláčanie plynného fluoridu křemičitého SiF₄ do vysušeného materiálu, ktorý utěsňuje póry tým, že sa za přítomnosti hydroxidu vápenatého rozkládá na fluorid vápenatý CaF₂ a gel kyseliny kremičitej. Oba spósoby sú pracné, komplikované a nákladné a ich využitie je obmedzené iba na výrobu dielcov. Nie je uplatnitefné pre monolitické konštrukcie z betonu.A major drawback of known cement-based building materials and other inorganic binders mixed with water is the high porosity of the resulting material after curing of the binder. In particular, the continuous capillary pores resulting from the curing of the binder and the evaporation of non-chemically bound water result in high capillary capillarity of the materials and consequently low resistance to chemical and physical stresses. Hitherto known effective methods of reducing porosity are based on the fact that the cured binder is dried, optionally vacuumed and then impregnated with low-viscosity monomers, which are polymerized by thermal, catalytic or radiation in the pores. Another method is to inject silica gaseous SiF ₄ into the dried material that seals the pores by decomposing into calcium fluoride CaF ₂ and a silica gel in the presence of calcium hydroxide. Both methods are laborious, complicated and expensive and their use is limited to the production of parts. Not applicable to monolithic concrete structures.

Uvedené nedostatky sa odstraňujú podlá vynálezu. Ten je založený na tom, že sa pri výrobě stavebných hmot z anorganického spojiva, vody a případného kameniva alebo iného plniva přidá karboxyldiamid a 5-nitrofuraldiacetát pri zmiešavaní zložiek v miešačke. Množstvo organického spojiva je 1 až 50 % z hmotnosti anorganického spojiva v závislosti od požadovaného účinku a poměr organických komponentov sa móže podlá podmienok aplikácie pohybovat’ v širokom rozmedzí hmotnostného poměru karboxyldiamid : 5-nitrofuraldiacetát 1 : 99 až 99 : 1, účelne najma : 5 až 70 : 30. Přidané organické zložky spósobujú stekutenie zmesi anorganického spojiva s vodou, ktoré možno využiť k zníženiu obsahu zámesovej vody a tým znížiť množstvo voíne vyparitefnej vody. V priebehu tvrdnutia anorganického spojiva koncentruje sa rozpuštěné organické spojivo v póroch vznikajúcich v anorganickom spojive a na jeho styku s kamenivom či plnivom a postupné vytvára vo vodě nerozpustné kondenzačně produkty, ktoré kapilárně póry vyplňujú alebo prerušujú. Rýchlosť vzniku kondenzačného produktu závisí okrem množstva a poměru komponentov organického spojiva od hodnoty pH roztoku, v ktorom sa nachádzajú. Tvorbu makromolekulárneho produktu urýchTuje prídavok rozpustnej soli silnej kyseliny a slabej zásady. Tu třeba voliť tak, aby neovplyvňovala negativné tvrdnutie anorganického spojiva. Ako příklad možno uviesť chlorid železitý, síran železitý a podobné, ktoré naopak urýchfujú alebo inakšie pozitivně ovplyvňujú například hydratáciu cementu. Vlastné prevedenie je zřejmé z příkladu prevedenia:These drawbacks are overcome according to the invention. This is based on the addition of carboxyldiamide and 5-nitrofural diacetate in the mixing of the components in a mixer to produce building materials from an inorganic binder, water and any aggregate or other filler. The amount of organic binder is 1 to 50% by weight of the inorganic binder, depending on the desired effect, and the ratio of organic components may, depending on the application conditions, be in a wide range of 1: 99 to 99: 1 carboxyldiamide: 5-nitrofural diacetate. to 70: 30. The added organic constituents cause liquefaction of the mixture of inorganic binder with water, which can be used to reduce the mixing water content and thereby reduce the amount of freely evaporable water. During hardening of the inorganic binder, the dissolved organic binder concentrates in the pores formed in the inorganic binder and on its contact with the aggregate or filler and gradually forms water-insoluble condensation products that fill or break the capillary pores. The rate of formation of the condensation product, in addition to the amount and ratio of organic binder components, depends on the pH of the solution in which they are found. The formation of the macromolecular product is accelerated by the addition of a soluble salt of a strong acid and a weak base. Here, it should be selected so as not to affect the negative hardening of the inorganic binder. Examples include ferric chloride, ferric sulfate and the like, which in turn accelerate or otherwise positively affect, for example, the hydration of cement. The actual design is evident from the example:

Vyrobila sa normová malta z portlandského cementu triedy 550 a normového piesku plynulej granulometrie s pomerom cement : piesok 1 : 3 hmotnostně s vodným súčinitefom v/c v 0,5 a konzistenciou vyjádřenou rozliatim na striasacom stolíku 16 cm ± 1 cm. Súčasne sa vyrobili malty rovnakej konzistencie modifikované prídavkom karboxyldiamidu + 5-nitrofuraldiacetátu v róznom pomere pri celkovom přídavku organickej zložky 10 % z hmotnosti spojiva anorganického t. j. cementu. Vysoké ztekutenie si vyžiadalo znížiť hodnotu v/c na 0,4. Vzorky tuhli a tvrdli 7 dní vo vlhkej skrini a potom vofne na vzduchu s relativnou .vlhkosťou cca 70 %. Súčasne bol přidávaný chlorid železitý FeCl₃.6H₂O v dávke 0,5 až 1,0 % hmotnosti cementu. V tabulke K = karboxyldiamid, NFA = 5 nitrofuraldiacetátA standard Portland cement mortar of class 550 and standard sand of a continuous granulometry with a cement: sand ratio of 1: 3 by weight with an aqueous coefficient of v / cv of 0.5 and a consistency in spillage of 16 cm ± 1 cm was produced. At the same time, mortars of the same consistency were produced, modified by the addition of carboxyldiamide + 5-nitrofural diacetate in a different ratio with a total organic component addition of 10% by weight of an inorganic binder cement. High liquefaction required to reduce the v / c value to 0.4. The samples solidified and cured for 7 days in a wet cabinet and then scented in air with a relative humidity of about 70%. At the same time it was added ferric chloride FeCl ₃ .6H ₂ O at 0.5 to 1.0% by weight of the cement. In table K = carboxyldiamide, NFA = 5 nitrofural diacetate

Poměr přísad Fe*Cl₃, K NFA 6H₂OAddition ratio Fe * Cl ₃ , K NFA 6H ₂ O v/c v / c Rozlia- tie Rozlia- the kgm ³ kgm ³ Pevnost MPa ohyb tlak Strength MPa bending pressure Kapilárna vzlínavosť 10 ²lh 5h 24hCapillary capillarity 10 ² lh 5h 24h kgm ² za maxkgm ² for max /0 / 0 cm cm za for 2» ani 2 »nor bez přídavku without addition — - 0,5 0.5 17 17 2165 2165 9,8 9.8 51,5 51.5 163 163 285 285 413 413 519 519 95 95 5 5 1,0 1.0 0,4 0.4 16 16 2188 2188 9,8 9.8 85,0 85.0 30 30 41 41 61 61 123 123 90 90 lO* lO * 0,5 0.5 0,4 0.4 17 17 2228 2228 10,4 10.4 87,0 87.0 21 21 24 24 52 52 103 103 85 85 15 15 1,0 1.0 0,4 0.4 16 16 2210 2210 ‘9,5 '9.5 84,4 84.4 18 18 26 26 51 51 117 117 70 70 30 30 1,0 1.0 0,4 0.4 16 16 2166 2166 8,9 8.9 52,2 52.2 — - — - — - — -

Dosiahlo sa zvýšenie pevnosti v tlaku až o 69 %. Kapiláma vzlínavosť poklesla až o 89 % po jednej hodině a maximálna ustálená hodnota klesla na 23 % hodnoty zmesi porovnacej. Pre dosiahnutie štandardnej konzistencie bol potřebný, obsah zámesovej < vody nižší cca o 20 % ako u zmesi porovnacej. Pórovitosť stanovená ortuťovýmporozimetrom klesla cca o 50 % a priemerný ekvivaletný poloměr pórov klesol cca o 100 mi. i.An increase in compressive strength of up to 69% was achieved. Capillary capillarity decreased by up to 89% after one hour and the maximum steady state value decreased to 23% of the value of the comparative mixture. To achieve a standard consistency, it was necessary to have a blend water content of about 20% lower than that of the comparative mixture. The porosity determined by the mercury porosimeter decreased by about 50% and the average equivalent pore radius decreased by about 100 mi. i.

Strata hmotnosti vyluhováním malty minerálnou uhličitou vodou s vysokým obsahom agresívneho kysličníka uhličitého bola po roku pósobenia cca 60 % úbytku spósobovaného tou istou vodou u zmesi porovnacej rovnakého obsahu cementu.The weight loss by leaching the mortar with mineral carbonic water with a high content of aggressive carbon dioxide was, after a year of exposure, about 60% of the loss caused by the same water in a mixture comparing the same cement content.

Iný příklad prevedenia je tento:Another example is:

Bol vyrobený beton z troskoportlandského cementu a prírodného kameniva bez a s prídavkom 10 % karboxyldiamidu 4- 5 -nitrof uraldiacetátu v pomere 90/10 za súčasného přídavku 1,0% chloridu železitého FeCl₃.6aq z hmotnosti cementu. Vzorky boli uložené až do odskúšania vo vodě.Concrete was produced from metallurgical cement and natural stone without and with addition of 10% karboxyldiamidu 4 5 nitrophenylsulfonyl uraldiacetátu 90/10 with the addition of 1.0% ferric chloride _FeCl3 .6aq of cement. The samples were stored until tested in water.

Zmes mixture v/c v / c Sadnutie cm slump cm Objemová hmotnosť a pevnosť v tlaku po Bulk density and compressive strength after Dynamický modul pružnosti GPa dynamic module flexibility GPa 28 dm kgm~³ MPa28 dm kgm ~ ³ MPa 365 dní 365 days kgm.³ kgm. ³ MPa MPa Porovnávacia Comparative 0,49 0.49 7,5 7.5 2405 45,7 2405 45.7 2420 2420 53,8 53.8 45,28 45,28 Podfa vynálezu According to the invention ,0,40 , 0.40 15,0 15.0 2408 55,4 2408 55,4 2419 2419 65,0 65.0 43,97 43.97

Z příkladu je zřejmé, že k priaznivému ovplyvneniu betonu dochádza aj vtedy, ak netvrdne na vzduchu ale trvale vo vodě.It is clear from the example that a positive influence of concrete occurs even if it does not harden in air but permanently in water.

Víastný spósob miešania betonovej zmesi rovnako ako jej formovanie nevyžadujúžiadne odlišnosti od doterajšieho spósobu. Vzhladom na stekucovacie pósobenie organickej zložky na betónovú zmes třeba iba primerane znížiť obsah zámesovej vody tak, aby sa získala požadovaná konzistencia a zabránilo případnému rozmiešavaniu zmesi v dósledku nadmemej tekutosti. iThe way of mixing the concrete mixture as well as its forming does not require any differences from the previous method. Due to the flowing action of the organic component on the concrete mixture, the mixing water content only needs to be reduced accordingly so as to obtain the desired consistency and to prevent any mixing of the mixture due to excessive flowability. and

Organické zložky zmesi možno pridávať priamo ! do miešačky jednotlivo alebo vopred predmiešané vzájomne alebo s anorganickým spojivom připadne kamenivom či plnivom alebo ich častou, připadne možno predmiešať s anorganickým spojivom čí plnivom alebo kamenivom alebo jeho časťou iba niektorý komponent organického spojiva. Dosiahnutá změna pórového charakteru materiálu, zlepšenie sorpčných vlastností a zlepšenie pevnosti móže byť využité pre zvýšenie trvanlivosti stavebných látok najma pre zvýšenie chemickej odolnosti a odolnosti voči atmosferickým a iným fyzikálnym namáhaniairí. V případe stavebných látok na báze cementu například na zvýšenie trvanlivosti čestných betónov namáhaných mrazom a posypovými sofami, pre zvýšenie trvanlivosti betonových a železobetonových konštrukcií namáhaných mrazom vo vodou nasýtenom stave, pre základové betony a prefabrikáty namáhané korozívne pósobiacimi médiami, pre zvýšenie nepriepustnosti, pevnosti a trvanlivosti monolitických betonových konštrukcií aj prefabrikátov. Ďalej například pre injektovanie, sanácie konštrukcií, povrchové úpravy zvýše-The organic ingredients of the mixture can be added directly! in the mixer individually or premixed with each other or with an inorganic binder or with an aggregate or filler or part thereof, or only some of the organic binder component may be premixed with the inorganic binder or aggregate or part thereof. The achieved change in the pore character of the material, the improvement in the sorption properties and the strength can be used to increase the durability of the building materials, in particular to increase the chemical resistance and resistance to atmospheric and other physical stresses. In the case of cement-based building materials, for example, to increase the durability of honest concrete under frost and gravel stress, to increase the durability of concrete and reinforced concrete frost under water-saturated conditions, for foundation concrete and precast products under corrosive action monolithic concrete structures and prefabricated elements. Furthermore, for example, for grouting, rehabilitation of structures,

Claims

4 218604 V / c Mixture cm cm Density and compressive strength after dynamic modulus of elasticity GPa 28 dm kgm ~ 3 MPa 365 days kgm.3 MPa Comparative 0.49 7.5 2405 45.7 2420 53.8 45.28 According to the invention, 0.40 15.0 2408 55.4 2419 65.0 43.97 From the example, it is clear that a favorable effect of the concrete also occurs if it does not harden the air but permanently in water. The increasingly mixed method of mixing the concrete mixture as well as its formation does not require any differentiation from the prior art. Due to the fluidizing action of the organic component on the concrete, it is only necessary to adequately reduce the contents of the transfer port so as to obtain the desired consistency to prevent any mixing of the mixture in the resultant excessive flowability. The organic components of the mixture can be added directly to the mixer individually or pre-mixed with each other or with an inorganic binder or aggregate or a portion thereof, optionally mixed with an inorganic binder or aggregate or a component thereof in an organic binder. The change in the porous nature of the material achieved, the sorption properties improved and the strength of the container improved to increase the durability of the building materials, especially to increase the chemical resistance to atmospheric and other physical stresses. In the case of building materials on a base of concrete, for example, to increase the durability of freeze-dried concrete with frost and sprinkling, to increase the durability of concrete and reinforced concrete structures subjected to freezing by water saturated condition, for foundation concrete and prefabricated components subjected to corrosive corrosion, to increase the impermeability, durability of monolithic concrete and prefabricated structures. Further, for example, for injection, remediation of structures, surface finishes over- ART 1 Construction material for structural and insulating purposes of inorganic binders such as cement, lime, gypsum and optional fillers or aggregates, characterized in that it contains carboxyldiamide and 5-nitrofural diacetate in amounts 1 to 50% by weight of an inorganic binder, wherein the weight ratio of carboxyldiamide: 5-nitrofural diacetate is 99: 1 to 1: 99th the resistance to stressed parts of structures, for prefabricated elements such as rings, pipes, splints, concrete curbs, panels, earrings, amelioration prepregs etc. The building materials according to the invention can be produced not only on the basis of Portland cement, but also of my types of cement, and exemplify two or even other binders such as cadre, lime, sorel mortar and mixed bonding agents such as lime-cement. The optimum addition and ratio of 5-nitrofural diacetate and carbonyldiamide as well as the optional condensation catalyst must be determined with reference to the particular manufacturing conditions. The fluidizing effect that occurs in the addition of the organic component facilitates processing similar to that achieved so far by the addition of known lignisulfonate-based lubricants, sulfonated melamine-formaldehyde, phenol-maldehyde and other alkylaryl-type condensates used in the manufacture of concrete and mortar, gypsum blends and the like. This makes it possible to reduce vibration, reduce energy consumption and compaction work in concreting machines, reduce the wear of molds and vibrator costs, and reduce mold wear and vibrators and the cost of restoring them and reducing manufacturing noise and thereby improving working conditions. Advantages include the fact that the compositions of the present invention do not obscure the effects of low temperatures. Particular, for example, the compositions of the examples may be processed at a temperature of —10 ° C without the risk of freezing. This facilitates work at low temperatures, eliminates the cost and energy consumption of heating. »J. IN; BACKGROUND OF THE INVENTION 2. Building material according to claim 1, characterized in that it comprises simultaneously a water-soluble salt of a weak base and a strong acid such as ferric chloride, sulfate aluminum or a mixture of such salts in an amount of 0.005 to 5.0% by weight of the inorganic binder. Printed by Moravské tiskařské závody, provoz 12, Leninova 21, Olomouc Price: 2,40 Kčs