NO770985L - Kalsiumaluminatcement-blandinger og fremgangsm te til fremstilling av disse. - Google Patents

Description

Kalslumaluminatsementsammensetning, blandinger med slike sammensetninger samt fremgangsmåter for fremstilling av disse.

Foreliggende oppfinnelse angår generelt ka1slumaluminat-sement, mer spesielt kalsiumaluminatsementsammensetninger samt et additiv for en slik sement, som kan tilsettes sementen under dens fremstilling for å få hurtige herdende injiseringsmørtel, vanlig mørtel eller betong med høy tidlig styrke, og som er tilpasset en anvendelse for flekking, pussing eller som topplag hvor bare be-grenset tid er tilgjengelig for arbeidet* Videre kan additivet brukes i en blanding ved at det tilsettes før man tilsetter vannet i kalsiumaluminatsementsammensetningene (som eventuelt kan inneholde aggregatmateriale) eller ved at det tilføres kalsiumaluminat sementblandingene enten umiddelbart under eller etter tilsetningen av vannet. Videre kan additivet brukes i ferdige tørre blandinger av injiseringsmørtel, vanlig mørtel, betong eller lignende, hvor man bare trenger å tilsette vann på selve arbeids-stedet.

Kalsiumaluminatsementer og Portland-sementer blir vanligvis begge betegnet "hydrauliske sementer", men de to sementtyper skiller seg vesentlig i kjemisk sammensetning og i reaksjon med hensyn til de additiver som brukes for å få en herdning ved at sementen hydratiseres• Portland-sementen representerer en gruppe hydrauliske sementer som inneholder vesentlige mengder kalsium-silikat og bare mindre mengder av aluminater, nemlig trikalsium-aluminat og et kalsiumaluminium-ferritt. Portland-sementen fremstilles ved å oppvarme til nesten nedsmeltning av en intim blanding av kalkholdige og leirhoIdige, eller andre silikatholdige og jernoksydholdige materialer slik at man får dannet en såkalt sementklinker. Denne sementklinke blir pulverisert, og en mindre mengde kalsiumsulfat, vanligvis gips, blir tilsatt for å bedre sementens herdende egenskaper.

Kalsiumaluminatsementer (også kjent som høyaluminium-oksydsementer) fremstilles på den annen side ved at man i en rote rende ovn smelter eller sintrer en blanding av aluminium og kal-siumholdig materialer, vanligvis bauxitt og kalkstein, slik' at det dannes en smelte eller en sinter. En høyaluminiumoksyd-sement er f.eks. beskrevet i US patent nr. 2,099*176. Høyalu-miniums ement er i alt vesentlig sammensatt av store mengder monokalsiumalumlnat (CaO . AlgO^). Vanligvis vil høyaluminitum-sementer, f.eks. kalsiumaluminatsementer, ha et AlgO^innhold på minst 30 til 35 vekt-$, og kan inneholde mindre mengder Ti Og. AlgO^samt TiO^innholdet i noen sementer kan være så

høyt som 79 vekt-$. På den annen side er SiO^innholdet lavt, vanligvis i området fra 0,1 til ca. 9 vekt-$. På den annen side så kan det angis at Portland-sementer inneholder som vesentlig bestanddeler trikalsiumsilikat (3CaO . SiOg) og dikalsiumsilikat (2CaO . Si02). Monokalsiumalumlnat (CaO . AlgO^) er ikke kjent å være tilstede i Portland-sementen. Ettersom de to sementer har forskjellig kjemisk sammensetning, så reagerer de forskjellige overfor kjemiske additiver. Som forklart på side 125

i boken "High-Alumina Cements and Concretes" av Robson, utgitt av John Wiley & Sons, inc, 19^2, så har det lenge vært akseptert i sementindustrien at effekten av et additiv på kalsiumaluminatsement ikke kan forutsies på grunnlag av resultater oppnådd med Portland-sement, eller vice versa.

Det har f.eks. vanligvis vært akseptert i sementindustrien at kalsiumklorid aldri må tilsettes høyaluminiumoksyd-sement, på grunn av at man kan få uforutsigbare og vanligvis skadelige effekter. På den annen side blir kalsiumklorid meget anvendt som en tilsetning for Portland-sementblandinger. Videre er ikke alle litiumsalter effektive for å gi hurtig herdning og høy styrke på et tidlig tidspunkt i Portland-sementblandinger. Bare litiumsalter med en viss utvalgt gruppe forbundne anjoner, er effektive, mens oppløselige litiumsalter gir akselererende herdning og høy tidlig styrke hos kalsiumaluminatsementblandinger, antageligvis uten hensyn til anjonets karakter og type. Videre vil kalsiumhydroksyd akselerere herdingen av kalsiumaluminatsement, men gi liten effekt på herdingen av Portland-sementblandinger. Natrium, kalium og bariumklorlder, såvel som salt-syre, hemmer herdingen av kalsiumaluminatsementblandinger, men akselererer herdningen av Portland-sementer.

Det er beskrevet forskjellige typer av additiver for å akselerere herdingen av Portland-sement. Det er f.eks. i US patent nr. 3.210,207 beskrevet et additiv for Portland-sement som inneholder en mindre mengde benzosyre eller et alkalimetall-salt, alkalijordmetallsalt eller ammoniuinsalt av benzosyre, kromsyre eller salpetersyre samt en større mengde kalsiumformat. Additivet kan inneholde fra 80 til 98$ kalsiumformat, og må blandes med sementen i mengder på fra 0,2 til 10 vekt-$.

Dette additiv kan brukes istedenfor kalsiumklorid når man frem-stiller stålforsterkede Portland-sementbetong for å unngå korrosjon av nevnte etålforsterkning.

Et herdningsakselererende additiv for Portland-sementbetong er beskrevet i US patent nr. 3,6l9»221. Additivet inneholder forskjellige vannoppløselige aminsalter av maursyre.

Selve sementsammensetningen kan inneholde fra 0,01 til 10 vekt-

$ av aminsaltet. Ifølge nevnte patent så vil aminformatet i motsetning til et kalsiumformatadditiv, øke trykkstyrken slik denne kan måles på den 27 og 28 dag etter støpingen, på betong fremstilt med Portland-sement.

En blanding av en større mengde natriumnitritt og en mindre mengde kalsiumformat sammen med trietanolamln eller natriumbenzoat, er beskrevet som et additiv for Portland-sement og sulfatresistente sementer, noe som brukes under fremstillingen av metallforsterket betong, og dette er beskrevet i US patent nr. 3,801,338. Additivet kan bestå av fra 19 til 48$ kalsium-forraat, fra 81 til 52 # natriumnitritt og 0,1 til 10$ trietanolamln eller natriumbenzoat. Additivet blandes med sementsammensetningen i mengder på opptil 20 vekt-$, fortrinnsvis fra 1 til 6 vekt-$. Additivet reduserer den endelige herdingstiden for sementen, men den begynnende herdningstid er dog mer enn 2 timer og en endelig herdningstid på mer enn 3*5time og endog er det mulig å få så mye som opptil 8 timer begynnende herdningstid og mer enn 11 timers endelige herdningstid.

Det har vært foreslått å bruke kjemiske additiver i kalslumaluminatsementholdige sammensetninger for å modifisere deres herdningsegenskaper. Således er f.eks. en høyaluminium-oksydsement, en mørtel eller en betong inneholdende fra 0,005

til 1$ litiumoksyd eller et vannoppløselig litiumsalt og en hydroksylert organisk syre beskrevet i US patent nr. 3,826,665. Slik det er beskrevet i dette patent vil litiumforbindelsen

alene gjøre sementproduktet stivt, og et litiuminnhold på 0,03$

eller mer med hensyn til sementens vekt. vil kunne skade produk-tets utjevning. En tilsetning av både en litiumforbindelse og en hydroksylert organisk syre vil på den annen side akselerere herdning en uten at man i vesentlig grad skader fluiditeten eller be-handlingsegenskapene for produktet. Bruken av et additiv som må inneholde to eller flere kjemikalier som må påvirke eller motvirke hverandre eller som separat modifiserer visse egenskaper i sementsammensetningen, har selvsagt en ulempe med hensyn til uhensiktsmessighet og økte omkostninger.

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en bedret kalsiumaluminatsammensetning som kan brukes i injiseringsmørtelblandinger, vanlige mørtelblandinger eller betongblandinger eller tilsvarende blandinger som er tilpasset en anvendelse som topplag, for flekking eller andre blandinger hvor det er ønskelig eller nødvendig med rask herdning og høy tidlig styrke. En annen hensikt ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte samt en blanding for å akselerere herdningshastigheten og styrken på kalsiumaluminatsementblandinger slik at man får rask herdning av pussesementer, inji-seringsmørtler, vanlige mørtler eller betongblandinger ved tilsetning av vann.

Videre er det en hensikt ved oppfinnelsen å tilveiebringe hydrauliske sementsammensetninger bestående av kalsiumaluminatsement enten med eller uten et aggrégatmateriale eller ferdige blandinger som kan tørrpakkes, og som véd tilsetning av vann, gir herdningstider og tidlige trykkstyrker, som gjør at sammensetningene kan brukes som Injiseringsmørtel, vanlig mørtel eller betong i de tilfeller hvor det er ønskelig med rask herdning og en høy tidlig trykkstyrke. Videre er det en hensikt ved oppfinnelsen å■tilveiebringe forbedrede kalsiumaluminatsementblandinger som gir rask herding, foruten injiseringsmørtelbland-inger, vanlige mørtelblandinger og betongblandinger som gir høy tidlig styrke. Videre er det en hensikt å tilveiebringe fremgangsmåter for fremstilling av kalsiumaluminatsementblandinger som skal brukes i injiseringsmørtel, vanlig mørtel eller betong i de tilfeller hvor det er ønskelig med rask herding og rask utvikling av tidlig styrke. Videre er det en hensikt ved oppfinnelsen å tilveiebringe et additiv for kalsiumaluminatsementsammensetninger som gir sammensetninger med forbedret og rask herdningstid og tidlig høy trykkstyrke som gjør at nevnte blandinger kan brukes som injiseringsmørtel, vanlig mørtel eller sementsammensetninger og lignende, hvor man med en blanding av mørtelen med vann i et vektforhold som ikke overstiger ca.

0,6, fortrinnsvis ikke over 0,5 eller mindre vann pr. vektdel av sementen, får en flyt på fra ca. 100 til 115$ slik denne egenskap kan bestemmes ved ASTM-C-109.

De foregående hensikter oppnås i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse ved at man tilveiebringer en hydraulisk sementsammensetning bestående av kalsiumaluminatsement inneholdende kalsiumformat i en blanding som ved tilsetning av vann gir en effektiv hydraulisk herding av sementen samtidig som man får en akselerert utvikling av sementens trykkstyrke, og dette skjer slik at sementen er tilpasset bruk som en injiserings-mørtel, vanlig mørtel eller som en betongblanding for flekking, for topplag eller lignende. Oppfinnelsen angår således blandinger av kalsiumaluminatsement og kalsiumformatakselerator samt blandinger av kalsiumaluminatsement, kalsiumformat og forskjellige aggregatmaterialer, samt de produkter som kan fremstilles fra nevnte blandinger ved tilsetning av vann, og hvor slike blandinger inneholder kalsiumformat i minst en mengde som er tilstrekkelig til at man i betydelig grad akselererer utviklingen av en høy trykkstyrke på det produkt som dannes i løpet av de første seks timer etter at vannet er tilsatt slik at man får en hydraulisk herding av sementen, og hvor denne utviklingshastighet er bedre enn den trykkstyrke man får på produktet som er fremstilt fra tilsvarende blandinger uten tilsetningen av nevnte kalsiumformat. Videre vil produktet som danner etter tilsetningen av vann gL betydelig lavere herdningstider enn det man finner for tilsvarende kalsiumaluminatsementblandinger uten kalsiumformat•

Disse hensikter og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av de vedlagte tegninger samt den etterfølgende detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen.

Fig. 1 er et diagram som viser effekten av kalsiumformat på tidlig trykkstyrke slik denne utvikles i en mørtel fremstilt med en kalsiumaluminatsement som her kalles type A

for senere referanser.

Fig. 2 er et diagram som illustrerer effekten av kalsiumformat på den tidlige trykkstyrken hos mørtler fremstilt med tre forskjellige prøver av kalsiumaluminatsement, her kalt type B for senere referanser.

Fig. 3 er et diagram som viser effekten av kalsiumformat på den tidlige trykkstyrke i en mørtel fremstilt med en kalsiumaluminatsement som her er kalt type C for senere referanser. Fig. k er et diagram som viser trykkstyrken på en betong fremstilt med type A sement med og uten akselerator ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 5 er et diagram som illustrerer inntrengningsmot-standen i en betong fremstilt med type A sement med og uten akselerator ifølge foreliggende oppfinnelse, og inntrengningsmot-standen ble bestemt ved ASTM-C-403 metoden. Fig. 6 er et diagram som viser trykkstyrken i mørtler fremstilt med kalsiumaluminatsementer med forskjellige kjemiske sammensetninger og med 10$, 15$ og 20$ kalsiumformat.

Foreliggende oppfinnelse angår generelt hydrauliske sementsammensetninger bestående av kalsiumaluminatsement som kan brukes i sementblandinger av de typer som kan brukes for vanlige sementblandinger, sementmørtelblandinger og sementbetong-blandinger. Sammensetningen består av kalsiumaluminatsement og et additivmateriale bestående av kalsiumformat. Kalsiumformatet er tilstede i en mengde som når det tilsettes en standard sement-mørtelblanding (som er definert i det etterfølgende) inneholdende nevnte kalsiumaluminatsement, vil gi et produkt som etter tilsetning av vann for hydraulisk herdning av sementen, vil gi betydelig kortere herdningstider og etter 6 timer etter vanntil-setningen betydelige høyere trykkstyrke enn det man vil kunne finne hos tilsvarende mørtelsammensetninger uten kalsiumformat. Vanligvis bør AlgO^pluss TiOg inneholdet i sementen være mindre enn 70 vekt-$ av sementens vekt, og vanligvis bør kalsiumformatinnholdet ligge 1 området fra 6 til 30 vekt-$ av sementen. I

sin mest generelle form innbefatter oppfinnelsen på tilsvarende måte kalsiumaluminatsementsammensetninger inneholdende kalsiumformat som kan innbefatte injiseringsmørtel, vanlig mørtel eller betongblandinger, og de kalsiumaluminatsementblandinger som dannes når vann tilsettes en hver av de ovennevnte sammensetninger, samt fremgangsmåter for fremstilling av slike blandinger. Videre angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for å akselerere herdningshastigheten og styrkeutviklhingen på kalsiumaluminatsementblandinger

inneholdende fra 0 til ca. 85 vekt-$ av et aggregatmateriale basert på den totale sementblanding pluss aggregatmaterialet. Blandinger basert på foreliggende oppfinnelse er spesielt godt tilpasset en anvendelse som såkalt skuddsement, eller som ofte kalles pneumatisk tilført mørtel.

Når kalsiumformat tilsettes i mengder i området fra

6 til 30 vekt-$ av sementen i vanlige standard sementmørtel-blandinger, hvor sementen er en kalsiumaluminatsement, så vil de produkter som dannes etter tilsetning av vann for hydraulisk herdning av sementen slik det er angitt for standard sementmør-telblandinger, i de fleste tilfeller gi en endelig herdningstid som ligger i området fra 7 til 35 minutter slik dette kunne bestemmes ved ca. 21°C ved den såkalte angitte prøvemetode for mør-tler. Alle de prøvede kalsiumaluminatsementer ga endelige herdningstider i området fra 7 til 35 minutter 1 en vesentlig del av det området som dannes når kalsiumformatinnholdet varierte fra 6 til 30$. Videre har man funnet at utviklingshastigheten for trykkstyrken i det resulterende produktet i løpet av 6 timer etter at vannet ble tilsatt, var betydelig høyere enn det man fant for tilsvarende produkter uten kalsiumformat.

Man har funnet at hvis mengden av kalsiumformat som tilsettes ligger i området fra 8 til 25 vekt-$ av kalsiumaluminatsement en i vanlige standard sementmørtelblandinger, så vil produkter som dannes etter at har tilsatt vann for å få en hydraulisk herdning av sementen i de mengder som vanligvis er angitt for slike standard sementmørtelblandinger, vanligvis ha en trykkstyrke etter 1 time på minst l4,k kg/cm , en tre-timers trykkstyrke på minst 35*2 kg/cm og en seks-timers trykkstyrke på minst 70,3 kg/cm 2, i hele det nevnte variasjonsområdet med hensyn til mengden av kalsiumformat, og en endelig herdningstid i området fra ca. 7 til ca. 35 minutter i hele nevnte variasjonsområdet med hensyn til kalsiumformatinnhold, slik dette kunne bestemmes ved 21,1°C ved den angitte prøvemetode (definert i det etterfølgende), for sementmørtler som var tilpasset de prøver man anvendte. For alle de kalsiumaluminatsementer man har prø-vet viste de resulterende produkter trykkstyrker og endelig herdningstider innenfor de forannevnte verdier gjennom nesten hele det vektvariasjonsområdet med hensyn til kalsiumformat som er nevnt ovenfor, d.v.s. fra ca. 8 til ca. 25$.

X overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse er det foretrukket å regulere mengden av kalsiumformat i en hver kalsium» aluminatsementsammensetning enten den nå skal brukes for inji-seringsmørtel, vanlige mørtler eller betonger, i mengder som ligger i området fra 8 til 25 vekt-$ av den tilstedeværende sement, fordi dette vil gi de forannevnte herdningstider og trykkstyrker når kalsiumaluminatsementen og kalsiumformatet tilsettes en vanlig standard sementmørtelblanding.

Den endelige herdningstiden som ligger i området fra

7 til ca. 35 minutter lar seg anvende i alle tilfeller hvor kal-siumaluminatsementsammensetnlngen skal brukes for injiserings-mørtel, vanlig mørtel eller betongblandinger.

Det er videre foretrukket at mengden av kalsiumformat er minst slik at man vil få en begynnende herdningstid på en standard sementmørtelblanding inneholdende kalsiumaluminatsement, i området fra 6 til 25 minutter. Dette gjelder enten sammensetningen brukes 1 injiseringsmørtel, vanlig mørtel eller betongblandinger.

X en mer foretrukken av oppfinnelsen bør den begynnende herdningstid ligge i området fra 9 til 18 minutter og den endelige herdningstiden i området fra 10 til 30 minutter. Dette gjelder enten sammensetningen brukes i en vanlig sement, i en mørtel-blanding eller en betongblanding. I de tilfeller hvor man bruker injiseringsmørtelblandinger, bør den begynnende herdningstiden ligge i området fra 6 til 25 minutter eller foretrukket fra 7

til 14 minutter, og den endelige herdningstiden fra 7 til 35 minutter, foretrukket fra 8 til 18 minutter. I de tilfeller hvor man har mørtel og betongblandinger bør herdningstiden ligge i området når det gjelder begynnende herdningstid fra 9 til 25 minutter, foretrukket fra 9 til 18 minutter, mens endelig herdningstid ligger fra 10 til 35 minutter, foretrukket fra 15 til 30 minutter.

De beste forbedringer med hensyn til tidlig trykkstyrke har man funnet når mengden av kalsiumformat varierer fra 10 til 24 vekt-$ av kalsiumaluminatsementen, og dette er det mest foretrukne området i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse.

Den mengde kalsiumformat som er nødvendig for f.eks.

å gi et mørtelprodukt som har en en-times, tre-timers og seks-timers trykkstyrke og en endelig herdningstid slik dette er angitt ovenfor, vil vadere noe etter typen av kalsiumaluminat-

sement og finheten eller partikkelstørrelsesfordelingen. I denne sammenheng og av grunner som vil bli angitt i det etterfølgende, er det ønskelig å begrense innholdet av AlgO^pluss Ti02A den anvendte kalsiumaluminatsement på mindre enn 70 vekt-$. For slike kalsiumaluminatsementer som inneholder mindre enn ca. 70 vekt-$ AlgO^ pluss TiOg når de brukes i en standard sementmørtel-blanding sammen med kalsiumformat i det ovenfor angitte vektforhold, så vil produktene som dannes etter tilsetning av vann for å få en effektiv hydraulisk herdning av sementen, vanligvis ha en kompressiv styrke i løpet av seks timer, og en begynnende og endelig herdningstid som er av den type som er angitt ovenfor. Videre kan forskjeller kompenseres ved relativt små justeringer av den mengde kalsiumformat som tilsettes.

I forbindelse med mørtelblandinger så vil en standard sementmørtelblanding som inneholder kalsiumaluminatsement og en spesifik mengde kalsiumformat gi begynnende og endelige herdningstider samt trykkstyrker etter 1, 3 og 6 timer som varierer noe fra det man ville kunne oppnå når man bruker en gitt mørtelbland-ing som ikke er en standard sementmørtelblanding men inneholder den samme sement og den samme mengde kalsiumformat. Slike forskjeller kan oppstå på grunn av forskjeller i natur, mengde og størrelse på de aggregater man bruker, og dette påvirker så igjen den mengde vann som er nødvendig for å få en passe konsistens eller flyt på blandingen. Dette er vist i tabell I hvor tre blandinger er sammenlignet og hvor sementen er en kalsiumaluminatsement som er definert i det etterfølgende, og som betegnes sement A. Kalsiumformat er blitt tilsatt i mengder på 10 vekt-

$ i forhold til sementen, og sand er tilsatt i varierende mengder slik det er angitt i tabellen. Videre ble vann tilsatt hver blanding slik at man fikk en flytverdi på mellom 100 og 125$

med 25 dråper slik dette kunne bestemmes ved 21,1°C i overensstemmelse med metode ASTM-C-109. Prøve nr 1 i tabell I er en standard sementmørtelblanding (definert i det etterfølgende) fremstilt som angitt i metode ASTM-C-109-73.

I overensstemmelse med ASTM-C-109-73©r sanden en Ottawa-sand som er siktet til siktetall mellom 30 og 100 i overensstemmelse med ASTM spesifikasjon E-ll for sikter, idet siktingen ble utført som angitt i ASTM-C-109-73. Blandingene i prøve 2

og 3 skiller seg fra prøve 1 med hensyn til mengden av sement

som ble brukt og med hensyn til finheten på den Ottawa-sand som ble brukt. For prøvene 2 og 3 ble sanden siktet til siktetall mellom 20 og 30 istedenfor vanlig standardsikting slik det er angitt for prøve nr. 1. Effekten av forskjell i sement til sand-forholdet og siktingen av sanden griper inn på den vannmengde som er nødvendig for å få den forønskede prosentflyt, og eh-timers. tre-timers og seks-timers trykkstyrke og begynnende og endelig herdningstid er angitt i tabellen. Prøvene med hensyn til trykkstyrke er utført slik det er angitt i ASTM-C-109-73 bortsett fra de forskjeller som er angitt med hensyn til sanden ovenfor. Herdningstidene ble bestemt med Gillmore-nåler slik det er angitt i ÅSTM-C-266-73.

Det fremgår av tabell I at mengden og siktegraden på aggregatet bare påvirker herdningstiden i liten grad. og de tidlige trykkstyrker noe mer. Ikke dessto mindre så blir de tidlige trykkstyrkeverdier og herdingstider innenfor det forønskede område slik det er angitt i foreliggende oppfinnelse. Når den nødvendige vannmengde overstiger ca. 60 vekt-$ av sementen, så vil imidlertid den forønskede herdningstid og den høye tidlige trykkstyrke være meget vanskelig å oppnå hvis ikke helt umulig i slike kalsiumaluminatsement-kalsiumformatsammensetninger. Det skal bemerkes at i prøve 2 utgjorde sandmengden ca. 80 vekt-$ av den totale vekt av aggregatet pluss sementen. Dette nærmer seg det maksimaltall på 85$ utover hvilket man antar at ikke oppfinnelsen lar seg anvende.

Dette gjelder spesielt de tidlige trykkstyrkeverdier.

Foreliggende oppfinnelse kan således bare brukes i kalsiumaluminat sementblandinger hvor den nødvendige mengde vann ikke overstiger 60$, fortrinnsvis ikke over 50 vekt-$ av den tilstedeværende sement. Når disse grenser overholdes vil de forskjeller man får mellom herdningstid og trykkstyrkeverdier som man oppnår med en hver spesiell sementblanding og de man oppnår for en standard sementmørtelblanding som inneholder samme kalsiumaluminatsement og samme mengde kalsiumformat,blir redusert til neglisjerbare eller toluerbare størrelser.

Når innholdet av Al^O^pluss Tl°2A kalsiumaluminatsement en er under 70 vekt-$t mengden av aggregat ikke går utover 85 vekt-$ i forhold til den totale vekt av aggregat og sement, og siktingen og mengden av aggregatmaterialet reguleres slik at man kan begrense vannmengden til at den ikke utgjør mer enn ca. 60$ fortrinnsvis ikke mer enn 50 vekt-$ av sementen, og man tilsetter mellom 8 og 25 vekt-$ av kalsiumformat, så får man for en gitt kalsiumaluminatsammensetning eller blanding i det minste de minimumstall som er angitt for den tidlige trykkstyrke og herdningstid som er angitt tidligere. Dette oppnås ved å bruke en mengde kalsiumformat som er minst lik den man finner som er nødvendig eller ønskelig for en standard sementmørtel-blanding som inneholder den samme sement, og i et hvert tilfelle så kan man utføre rimelige moderate justeringer av den mengde kalsiumformat som brukes i forhold til det som er nødvendig i en standard sementmørtelblanding idet man tar hensyn til de fak torer som er angitt ovenfor. Det samme gjelder ferdige sementblandinger og betongblandinger sålenge man holder seg innenfor de grenser som er angitt ovenfor.

Den beste forbedringen med hensyn til tidlig trykkstyrke oppnår man i mørtler når mengden av kalsiumformat ligger i området fra 10 til 2k vekt-$ av kalsiumaluminatsementen, og dette området er således foretrukket. Imidlertid vil mengder av kalsiumformat som ligger i området fra 8 til 25 vekt-$ konstant gi hydrerte produkter av kalsiumaluminatsementblandinger av forskjellige typer som har akseptable tidlige trykkstyrker og herdningstider og kan med fordel brukes i de fleste anvendelser, og sementer inneholdende kalsiumformat i dette området er vanligvis foretrukket fremfor de som inneholder mer enn ca. 25$ eller mindre enn ca. 8$ kalsiumformat.

Det fremgår a+. den spesielt Interessante delen av oppfinnelsen innbefatter bruken av kalsiumaluminatsementer sammen med kalsiumformat i eller for mørtelblandinger og betongblandinger eller for fremstillinger av disse, samt bruken av kalsiumformat for åa&kselerere herdningshastigheten eller utviklingen av tidlig høy trykkstyrke i kalsiumaluminatsementsammensetningen Inneholdende aggregatmaterialet. Oppfinnelsen angår således bruken av et additivmateriale som består av kalsiumformat i mørtler og betongsammensetninger eller blandinger som består av kalsiumaluminatsement og aggregatmaterialer i mengder på fra 25 til 85 vekt-$ basert på vekten av tørrblandingen av sement og aggregat. Videre angår oppfinnelsen pussesement eller injiserings-mørtelblandinger som består av kalsiumaluminatsement og et additivmateriale som består av kalsiumformat. I sitt bredeste aspekt angår således oppfinnelsen hydrauliske sementblandinger eller sammensetninger samt fremgangsmåte for deres fremstilling, hvor nevnte blandinger eller sammensetninger består av kalsiumaluminatsement, aggregatmaterlale i en mengde på fra 0 til 85 vekt-$ basert på den totale vekt av tørrblandingen av sement og aggregatmaterlale, samt kalsiumformat i de mengder som her er beskrevet.

Med hensyn til prøvemetoder og prøver slik dette er angitt i beskrivelsen og i de etterfølgende krav, så refererer uttrykket "standard sementmørtelblanding" til den standard-blanding for sementmørtler som er beskrevet i ASTM-C-109-73*— *—" •

I overensstemmelse med denne fremgangsmåte etter som kalsiumaluminatsement ikke er en Portland-sement, så må mengden av vann som brukes i blandingen justeres slik at man vil få en flyt på 10 pluss minus 5t d.v.s. fra ca. 105 til ca. 115»

Den vannmengde som er nødvendig for standard sementmørtelblan-dingen inneholdende kalsiumaluminatsement som sementen, bestemt på ovennevnte måte, er her og i de etterfølgende krav angitt som den vannmengde som er foreskrevet for standard sementmørtelblanding en.

For å unngå variable som ellers kunne påvirke resultatene, er det foretrukket å angi den mengde kalsiumformat som brukes i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse i forhold til det som er nødvendig i en standard sementmørtelblanding (inneholdende den kalsiumaluminatsement man prøver), for å få den forønskede herdningstid og tidlige trykkstyrke. Det er imidlertid også mulig å bestemme og angi mengden av kalsiumformat på basis av det som er nødvendig for en "angitt sementblanding" (definert i det etterfølgende), for å få den for-ønskede herdningstid og tidlige trykkstyrke. Den "angitte sementblanding" slik det er definert her, vil være noe forskjellig avhengig av den type kalsiumaluminatsammensetning man bruker, enten det nå er en injiseringsmørtelblanding, vanlig mørtel eller en betongblanding.

X forbindelse med mørtler så er de det samme som stan-dardsementmørtelblandingen. X forbindelse med bestemmelser av herdningstiden, så dekker begrepet "angitt sementblanding" følgende: for pussesementblandinger, den sementpastasammen-setning som er beskrevet i ASTM-C-266-74 som er fremstilt av kalsiumaluminatsement og kalsiumformat som er definert i hvert enkelt tilfelle, for mørtelblandinger er det "standard sement-mørtelblandinger", for betongblandinger så vil det være den spesielle betongblanding som er brukt og siktet som angitt i ASTM-C-403-70, for å få en mørtel som kan brukes for prøven. Med hensyn til bestemmelse av trykkstyrken, så vil begrepet "angitt sementblanding" referere seg til følgende: for pussesementblandinger så vil det være den spesielle kalsiumaluminatsement - kalsiumformatsammensetning som brukes i overensstemmelse med fremgangsmåten for blandepastaer som er beskrevet i ASTM-C-3O5*idet vannmengden er justert slik at man får en pasta- konsistens som gir god fremstilling av prøveterninger som skal prøves i overensstemmelse med ASTM-C-109-73*mens man for mør-telblandinger vil bruke standardsementmørtelblandingen, mens man for betongblandinger vil være den spesielle betongblanding som inngår i den angitte prøve.

Med begrepet "angitt prøvemetode" slik det brukes her vil med hensyn til bestemmelse av herdningstiden være følgende: for pussesementblandinger ASTM-C-266-74, for mørtelblandinger ASTM-C-266-74 idet man bruker en Gillmore-nål modifisert ved å erstatte standardsementpastaen med standardsementmørtelbland-ingen slik dette er angitt i ASTM-C-109-73»mens det for betongblandinger er metode ASTM-C-403-70. I forbindelse med bestemmelser av trykkstyrken vil den "angitte prøvemetode" være følgende: for pussesementblandinger ASTM-C-109-73 modifisert slik det er angitt ovenfor,for mørtelblandinger metode ASTM-C-109-73 mens man for betongblandinger bruker ASTM-C-39-72. I alle de prøver man utførte var sementen den spesielle sement som er angitt samt kalsiumformat i den nødvendige mengde slik det er angitt for den.spesielle blanding som er under undersøkelse, og sementen ble så enten brukt i "den angitte sementblanding" eller i "standard sementmørtelblandingen".

Bestemmelsen av prosent flyt ble utført på "standard-sementmørtelblandinger" inneholdende sement og kalsiumformat

slik det er angitt i fremgangsmåte ASTM-C-109-73 og prøvet slik det er angitt her.

Den såkalte "begynnende herdningstid" og "endelig herdningstid" refererer seg til den tid som gikk fra vannet ble tilsatt prøveblandingen til man bestemte begynnende eller endelig herdningstid slik dette er angitt i den passende angitte prøve-metode for den type blanding man brukte. Begrepene en-times trykkstyrke, tre-timers trykkstyrke og seks-timers trykkstyrke betegner seg selvsagt til trykkstyrken slik denne kunne best ammes ved den angitte prøvemetode for den type blanding eller sammensetning man brukte, en time, tre timer eller seks timer henholdsvis etter tilsetning av vann. Således vil en passende "angitt prøvemetode" for mørtler være ASTM-C-109-73 med hensyn til trykkstyrke og flytbestemmelser, og ASTM-C-266-74 for bestemmelse av begynnende og endelig herdnintstld. Man har funnet det hensiktsmessig å utføre alle de forannevnte prøver ved 21,1°C.

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

En kalsiumaluminatsement fremstilt ved smelting i en roterende ovn er representert ved et kommersielt produkt som i det etterfølgende er kalt sement A. En kalsiumaluminatsement fremstilt ved sintring i en roterende ovn er representert ved et kommersielt produkt som er betegnet som sement B. Et eksempel på sement A er "sement fondu" kalsiumaluminatsement som fremstilles av Lone Star Lafarge Company. Et eksempel på sement B er "Lumnite" kalsiumaluminatsement som fremstilles av Universal Atlas Cement Division of U.S. Steel Corporation. Andre eksempler på kalsiumaluminatsementer innbefatter et innhold med lavt jern som i det etterfølgende er betegnet sement C, og et rent hvitt produkt som er betegnet som sement D. En kommersiell prøve på sement C er "Refeon" kalsiumaluminatsement som fremstilles av Universal Atlas Cement Division of U.S. Steel Corporation.

Typiske kjemiske analyser av disse kalsiumaluminatsementer er vist i tabell II:

Skjønt disse forskjellige typer av kalsiumaluminatsementer generelt har lik sammensetning og like egenskaper, så reagerer de ikke helt likt overfor additiver. Således vil det være mange faktorer som påvirker effektiviteten av kalsiumformatet, så som sammensetning og partikkelstørrelse på sementen og de betingelser under hvilke sementen fremstilles. Det er således en viss variasjon mellom herdningstid og utvikling av trykkstyrken på det produkt som dannes etter tilsetning av vann for de forskjellige eksempler av kalsiumaluminatsementer f.eks. når disse brukes 1 mørtelblandinger. Det vil imidlertid fremgå fra fig. 1 og 2 at standardsementmørtelblandinger som inneholder disse kalsiumaluminatsementer og kalsiumformatmengder gir etter tilsetning av vann i den mengde som er angitt for standardsement-mørtelblandinger, har en en-times, tre-timers og seks-timers trykkstyrke på minst 14,1 kg/cm 2 , 42,2 kg/cm 2 og 70,3 kg/cm<2>henholdsvis, i hele vektvarlasjonsområdet for kalsiumformat som strekker seg fra ca. 8 til ca. 25 vekt-$ i forhold til sementens vekt. På den annen side har man funnet at en kalsiumaluminatsement hvor AlgO^pluss TiO^ innholdet er 79$*ikke reagerer på kalsiumformat på samme måte som sementen A, B og C. Et kommersielt eksempel på forannevnte sement er herbetegnet som sement D, og som kommersielt kalles Ca-25 kalsiumaluminatsement og som fremstilles av Aluminium Company of America. Sammensetningen på sement D er 79$ AlgO^, 18$ CaO, 0,3$ F& 20y 0,15$

SiOg, 0,5$ Na20 og 0,4$ MgO og alle prosentsatser som vekt-$. AlgO^ajene samt AlgO^samt TiOg innholdet i sementene A, B,

C og D er avsatt i forhold til den trykkstyrke man fikk på mørtler inneholdende 10$ kalsiumformat og fremstilt i overens-, stemmelse med metode ASTM-C-109»er angitt på fig. 6. Det fremgår av dette diagram at for å oppnå en trykkstyrke etter en time på minst 14,1 kg/cm obør sementen ikke inneholde mer enn ca.

70$ A12°3Qller samlet AlgOyfTiOg.

Fig. 1 viser effekten av å tilsette kalsiumformat i forskjellige mengder til en standardsementmørtelblanding inneholdende tre forskjellige prøver av kalsiumaluminatsement, her-etter betegnet som type A, og trykkstyrken for produktet en time, tre timer og seks timer etter at man tilsatte vann til å få en hydraulisk herding av sementen. Som angitt i fremgangsmåte ASTM-C-109-73 ble de tre prøvene av kalsiumaluminatsement tatt fra forskjellige kommersielle produkter, og de angitte data reflek-terer den måte hvorved faktorer som partikkelstørrelse og betingelser under hvilken sementen ble fremstilt, kan påvirke til en viss grad sementens reaksjon overfor kalsiumformat. Det skal imidlertid bemerkes at alle prøvene reagerte overfor kalsiumformat slik det er angitt i foreliggende oppfinnelse, og den beskrevne akselerering av den angitte trykkstyrke er slik den ble oppnådd for hver enkelt prøve. Fig. 2 viser en tilsvarende effekt i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse og hvor man fikk resultatene ved å tilsette forskjellige mengder kalsiumformat til en standardsementmørtelblanding inneholdende kalsiumaluminatsement av den type som er betegnet som type C. Alle data for kurvene på fig. 1, 2 og 3 ble oppnådd på standardsementmørtel-blandinger inneholdende finaggregatmateriale og kalsiumaluminatsement med en sammensetning slik det er angitt i ASTM-C-109»og trykkstyrken ble bestemt slik det er angitt i ASTM-C-109 ved 21,1°C. En-times, tre-timers og seks-timers trykkstyrker refererer seg til det tidsrom som gikk fra den tid da vannet ble tilsatt og til selve prøven ble utført.

At det er kritisk å regulere mengden av kalsiumformat

i kalsiumaluminatsammensethinger eller blandinger i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, fremgår av kurvene på fig. 1, 2 og 3. Det fremgår også at det brede variasjonsområdet fra 8 til 25 vekt-$ i forhold til sementen, og det foretrukne området fra IO til 24 vekt-$ i forhold til sementen, er kritisk og kan brukes for alle de kalsiumaluminatprøver som ble brukt i forbindelse med fig. 1, 2 og 3. Man fant således i et hvert tilfelle hvor man brukte 8 vekt-$ eller mer kalsiumformat at trykkstyrken etter en time lå godt over 14,1 kg/cm , tre-timers trykkstyrken var minst ca. 35»2 kg/cm 2 og seks-timers trykkstyrken var minst ca. 70,3 kg/cm^. Det er også en betydelig forbedring med hensyn til trykkstyrken etter en time med 8$ kalsiumformat enn fremfor å bruke mindre mengder. X området fra 8 til 25 vekt-$ kalsiumformat, så var de resulterende trykkstyrker på det hydrerte produkt betydelig høyere enn når man brukte lavere eller høyere prosentsatser. Imidlertid var det slik at ved tilsetningen av kalsiumformat ned til 6$ og opp til 30$ så var trykkstyrken etter 1 time og da spesielt trykkstyrken etter seks timer, betydelig høyere enn det man fikk for tilsvarende mørtler uten kalsiumformat.

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen. Alle deler er pr. vekt hvis intet annet er angitt.

Eksempel I

En sammensetning som kan brukes for kommersiell flekking ble fremstilt ved at man jevnt tørket følgende ingredienser:

Høyaluminiumoksydsementen kan enten være sement A eller B, men sement A er foretrukket. Ca. 45» 4 kg av denne blanding ble ved romtemperatur blandet med ca. 3»9kg vann. Blandingen inneholder ca. 13 vekt-$ kalsiumformat basert på vekten av sementen. Produktet inneholdende sement A og den angitte vannmengde, har en slump på ca. 7»6 cm og de følgende typiske middelverdier med hensyn til trykkstyrke i kg/cm bestemt ved 21,1°C ved matode ASTM-C-109 ved å bruke den angitte blanding istedenfor den blanding som er angitt i nevnte fremgangsmåte.

Et produkt som ble fremstilt på tilsvarende måte av 45»4 kg av nevnte tørrblanding samt 3»72 kg vann men uten kalsiumformat, hadde en slump på 6,4 cm og hadde følgende typiske trykkstyrker i kg/cm<2>:

Eksempel II

Et annet eksempel på en mulig kommersiell sammensetning for flekking, ble fremstilt ved å blande følgende .ingredienser

Høyaluminiumoksydsementen er fortrinnsvis sement av type Å.

Ca* 45» 4 kg av tørrblandingen ble blandet ved romtemperatur med ca. 3»9kg vann, og produktet med denne type A sement hadde en slump på 8,9 cm og de følgende trykkstyrker i kg/cm ble målt ved 21,1°C ved hjelp av ASTM-C-109 meteden modifisert ved å anvende den blanding som står nevnt ovenfor istedenfor standardsementmørtelblanding som er foreskrevet i nevnte prøve.

Et produkt fremstilt av lignende sammensetning men uten kalsiumformat hadde en slump på 7, 6 cm og typiske trykkstyrker i kg/cm var følgende.

Kalsiumaluminatsementen og kalsiumformatblandingen ifølge foreliggende oppfinnelse kan blandes med et hvert fint eller grovt aggregat av den typen som vanligvis brukes for fremstilling av injiseringsmørtel, mørtel og betongsammensetninger. I det foregående eksempel hadde det siktede jemaggregat føl-gende partikkelstørrelsesfordeling.

Både fine og grove aggregater bør fortrinnsvis velges slik at man får oppfylt de krav med hensyn til sikting og kvalitet som er angitt i ASTM prøve nr. C 33.

Eksempel III

En sammensetning for flekking med høy styrke ble fremstilt ved å blande følgende ingredienser i vekt-$:

Ca. 45,4 kg av tørrblandingen ble blandet med ca. 7,1 vekt-$ vann (3,22 l). Det resulterende produkt hadde en slump på 5*1 cm og en begynnende herdningstid på ca. 12 minutter og en endelig herdning på ca. 16 minutter slik dette kunne bestemmes ved ASTM-C-266 modifisert ved å anvende ovenfor nevnte blanding istedenfor det som er angitt i nevnte ASTM-C-266. Produktet hadde en trykkstyrke på ca.:

En lignende blanding uten kalsiumformat hadde en slump på 0 cm, en begynnende herdningstid på 1 time og 35 minutter og en endelig herdningstid på 2 timer og 35 minutter slik dette kunne bestemmes ved ASTM-C-266 modifisert ved å anvende ovennevnte blanding istedenfor den blanding som er angitt i nevnte prøve, og trykkstyrken målt ved ASTM-C-109 var følgende:

Eksempel IV

Som et sammenlignende eksempel ble det fremstilt en sammensetning med høy styrke bestemt for flekking og overflate-behandlincr. ved at man blandet falsende ingredienser 45*4 kg av dette produkt ble blandet med 4,96 1 vann hvorved man fikk et produkt med følgende karakteristika!

Det skal bemerkes at kalsiumaluminatsementblandingene som inn-gikk i eksemplene I - IV er av den type slik at de går inn i grenseområdet mellom det som kan klassifiseres som mørtel og betongblandinger. Disse blandinger er blitt behandlet her som mørtelblandinger og man har brukt de fremgangsmåter og prøve-metoder som er utviklet for mørtelblandinger. I prøvene for trykkstyrke brukte man imidlertid den blanding som er angitt i hvert enkelt tilfelle istedenfor den blanding som er angitt i ASTM-C-109»og det samme gjelder når man undersøkte herdningstiden.

Som nevnt ovenfor er det vanligvis mest hensiktsmessig og foretrukket å bestemme eller å angi den mengde kalsiumformat som skal brukes for å få den forønskede herdningstid og trykkstyrke slik det er angitt i foreliggende oppfinnelse, for de spesielle kalsiumaluminatsammensetninger eller blandinger som inngår i hvert enkelt tilfelle, uansett om dette er flekkings-sement, mørtel eller betongsammensetninger i forhold til det som er krevet i en standard sementmørtelblanding eller alternativt i forhold til det som er definert her som en angitt sementbland ing. Det vil imidlertid fremgå av eksemplene I - IV at den nød-vendige mengde kalsiumformat også kan uttrykkes på basis av den spesielle sementsammensetning som man 1 virkeligheten bruker. Med andre ord kan man i den spesielle kalsiumaluminatsement-sammensetning eller blanding man bruker inkludere kalsiumformat i en mengde som gjør at prosentsatsen faller mellom 6 og 30. fortrinnsvis i området fra 8 til 25 vekt-$ av sementen, og som når vann tilsettes slik at man får en hydraulisk herdning av sementen, gir en akselerasjon med hensyn til utvikling av trykkstyrke samt begynnende og endelige herdningstider som ligger i de områder som her er angitt som ønskelige og oppnåbare, slik dette kan bestemmes på den spesifike sementsammensetning eller blanding man bruker istedenfor på nevnte standardsementmørtel-blanding eller på nevnte angitte sementblanding alt etter til-fellet. Dette skjer ved 21,1°C ved passende prøvemetoder slik dette er angitt tidligere.

Eksempel V

To betonger ble fremstilt ved romtemperatur ved 21,1°C med følgende sammensetning x

I dette eksempel ble kalsiumformatet tilsatt blandingen som et tørt pulver og etter tilsetning av vann ble begge bland-ingenes konsistens og bearbeidbarhet bestemt ved hjelp av slump-verdier. Den vanlige blanding hadde en slump på 5»7cm mens blandingen inneholdende kalsiumformat hadde en slump på 8,9cm. Målingene ble utført i overensstemmelse med ASTM-C-143-71»

Herdningshastighetene og de tidlige trykkverdier er vist for de to blandinger på fig. h og 5»Ds metoder som ble brukt er angitt på de respektive figurer.. De angitte data indi-kerer at i området fra null til 3a"time så utvikler herdnings hastigheten seg og selve trykkstyrken i betongen som inneholder formatet slik at man kan få et produkt hvor det er ønskelig med høy tidlig styrke, mens dette ikke kan oppnås med en vanlig blanding.

For mørtler så kan aggregatet tøære sand eller et annet fint aggregat, og dette må oppfylle de krav som er angitt i ASTM-C-33*Størrelsesområdet kan variere alt etter mørtelens anvendelsesområde de egenskaper man ønsker den skal ha. Vanligvis vil størrelsen falle i området fra ca. 4 mesh til 100 mesh slik dette kan bestemmes ved ASTM-C-136-71*Med hensyn til ren-het og kvalitet bør sanden oppfylle de krav som er angitt i ASTM-C33.

For rasktherdexide betonger kan aggregatet bestå av grovere partikler i området fra ca. 7*5cm til 4 mesh slik dette kan bestemmes ved ASTM-C136-71»oftere 1 området fra 2,5 cm

til 4 mesh. Det grove aggregatet er vanligvis av mineralsk opprinnelse såsom grus eller knust stein, men kan i visse tilfeller i det minste delvis bestå av siktet metallisk materiale såsom jern, slagg eller andre fremstilte aggregater.

X overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse kan betongen ha et sterkt varierende innhold av fine og grove aggregater.

Vanligvis vil mengden av de fine aggregater i en tørr-mørtelblandlng ligge i området fra 25 til 75 vekt-*j£ avhengig av aggregatets type og blandingens forønskede egen*>akaper.

Mengdeforholdet mellom fine og grove aggregater i betongblandinger før tilsetning av vann ligger vanligvis i området fra 20 til 80 vekt-$ for det fine aggregat, og fra 5 til 6ofo for det grove aggregat, avhengig av de egenskaper man ønsker å oppnå.

Vanligvis må man tilsette tilstrekkelig vann til å få

en hydraulisk herdning av sementen i blandingen og for å få en egnet bearbeidbarhet» Vanligvis vil kalsiumaluminatsementbland-ingen som kan være en blanding for injiseringsmørtel, en mørtel-blanding eller en betongblanding ha et vann til sement vektforhold som ikke overstiger 0,6, fortrinnsvis ikke over 0,5, for å få

den forønskede raske herding og en tidlig høy trykkstyrke. Mengdeforholdet av vann i mørtelblandingen vil være avhengig

av mengden og typen av sement og aggregat samt bruksbetingelsene.

Mengden kan variere fra 20 til 60 vekt-$ av sementen i blandingen, fortrinnsvis ikke over 50$ og vanligvis i området fra 30 til 45 vekt-$ av sementen.

For sement som skal brukes for flekking og betong bør mengden av vann være tilstrekkelig også her til å få en hydraulisk herdning av sementen og for å få en egnet konsistens. For sement som skal brukes for flekking og puss vil dette variere noe med hensyn til partikkelstørrelsen og sammensetningen på sementen, men ligger vanligvis i området fra 25 til 50 vekt-$ av sementen. For betonger vil vannmengden være avhengig av størrelse og sammensetning på sementen og aggregatene. Vanligvis vil mengden av vann for betongblandinger ligge i området fra 15 til 45 vekt-$ av sementen, mer vanlig i området fra 25 til 40 vekt-$ av sementen.

Hydrauliske sementblandinger kan fremstilles ved romtemperatur i området fra 10 til 20,6°C, men kan 1 visse tilfeller fremstilles ved temperaturer ned til 0 eller opp til 51r6°C. For bruk av blandinger i det nedre del av temperatur-området, kan styrkeutviklingen akselereres ved å bruke varmt eller kokende vann. Hvis temperaturen-ligger i den øvre del av området, kan helt eller delvis blandevannet tilsettes i form av is. Rekkefølgen hvorved bestanddelene i blandingen tilsettes, er vanligvis ikke kritisk og vil være avhengig av hvorledes produktet tilføres brukeren og om den inneholder kalsiumformat. Når kalsiumformat tilføres brukeren som sådan, eller i kombina-sjon med andre blandinger som er velkjente og som skal brukes for de formål de normalt brukes for, så kan sementen og even-tuelle fine aggregater og/eller grove aggregater blandes, hvor-etter kalsiumformatet eller additivraaterialet som inneholder kalsiumformat, tilsettes før eller samtidig med vannet. Når produktet tilføres brukeren som et ferdig blandet produkt inneholdende sement, aggregat og additiv, oller sement og additiv, er det bare nødvendig å tilsette vann.

Ytterligere eksempler på brukbare produkter basert på foreliggende oppfinnelse, er vist nedenfor. Det er underforstått at i disse additiver så er kalsiumlignosulfonat og andre addtiver av den type som er velkjent, brukt i de mengder som vanligvis brukes ved opparbeidelse av sementer og mørtler.

(a) Kalsiumaluminatsement pluss additiv.

Denne kalsiumalumlnatsementsammensetning består av fra 6, fortrinnsvis fra 8 vekt-$ kalsiumformat og 94 eller 92 vekt-$ sement henholdsvis til 30 og fortrinnsvis 25 vekt-$ kalsiumformat og 70 eller 75$ sement henholdsvis, (b) Kalsiumaluminatsement pluss additiv pluss aggregat.

(grovt, fint eller begge deler)

Denne kalsiumaluminatsementsammensetningen kan inneholde fra 20 til 30 vekt-$ sement, 1,2 til 9,0 vekt-$ og fortrinnsvis 1,6 til 7*5vekt-$ kalsiumformat hvorav resten er finaggregatmateriale. I et annet eksempel kan man bruke fra 20 til 30 vekt-$ sement, fra 1,5 til 13,5 vekt-$ fortrinnsvis 2,0 til 7*2 vekt-$ kalsiumformat, mens resten er aggregatmateriale, og hvor mengden av finaggregater i forhold til grovaggregater kan ligge i vektforholdområdet fra 0,5 til 2 til en. (c) Det produkt som selges til brukeren kan bestå av 100 vekt-$ kalsiumformat. Dette kan så tilsettes sementsammensetningen eller blandingen i mengder som angis av brukeren. Brukeren kan da fremstille føl-gende hydrauliske sementblandinger: (1) Et produkt eller blanding bestående av 6, fortrinnsvis 8 vekt-$ kalsiumformat og 94 vekt-$ henholdsvis sement blandet med fortrinnsvis mindre enn 37*6 vekt-$ vann. Et annet produkt kan bestå av opptil 30$, fortrinnsvis opptil 25 vekt-$ kal-saiumformat og 70$, fortrinnsvis 75 v.ekt-$ henholdsvis av sement blandet fortrinnsvis med mindre enn ca.

28 vekt-$ vann.

(2) 100 deler av tørrblandingen vist i eksempel (b) ovenfor kan så blandes med fra 2 til 12 deler vann* (d) Det produkt som selges til en bruker kan bestå av kalsiumformat sammen med andre additiver som er velkjente og som skal brukes for det formål de normalt brukes for, forutsatt at slike additiver ikke påvirker kalsiumformatets virkning slik dette er angitt her. Andre slike additiver kan f.eks. være kalsiumlignosulfonat eller et vannavstøtende materiale eller et farvemateriale, gipspulver eller silisiumdioksyd-mel.

Den overraskende økning man finner i trykkstyrken etter en time. tre timer og seks timer samt med hensyn til begynnende og endelig herdningstid for mørtler fremstilt med kalsiumaluminatsement og kalsiumformat. er vist i tabell III. Videre har man i nevnte tabell også angitt resultater for Portland-sement og kalsiumformat, og disse data viser at effekten av kalsiumformat på den tidlige trykkstyrken i mørtler fremstilt fra kalsiumaluminat, ikke kan forutsiges fra resultater som.'oppnås med mørtler fremstilt fra Portland-sement. Kalsiumformat i mengder som ligger innenfor det området som er angitt i foreliggende oppfinnelse, gir ikke tilsvarende resultater med Portland-Sement.

Sammensetningen av kalsiumaluminatholdige mørtelprøver som ble prøvet bortsett fra kalsiumformat, var i hvert enkelt tilfelle i overensstemmelse med ASTM-C-109-73 (d.v.s. i standard sementmørtelblandinger), og flyt samt trykkstyrke ble bestemt ved hjelp av ASTM-C-109. Herdningstiden ble i hvert enkelt tilfelle utført på mørtelprøver som hadde sammensetning i overensstemmelse med ASTM-C-109 og prøvet i overensstemmelse med metode ASTM-C-266 modifisert ved at man brukte mørtelprøven istedenfor en flekksementpastaprøve. Alle prøver ble utført ved 21,1°C. Mørtelsammensetningen hvor man brukte Portland-sement-kalsiumformat og kalsiumaluminatsement-kalsiumformatsammensetnlngen slik dette er angitt i tabell III, var den samme bortsett fra type av sement og med hensyn til angitt forskjell i vannmengde.

Som nevnt ovenfor 1 forbindelse med mulige kommersielle produkter, så kan sammensetningen på aggregatet og mengden av andre additiver som brukes i foreliggende oppfinnelse, kunne variere avhengig av de egenskaper man ønsker på det ferdige produkt.

I motsetning til sementene A, B og C for mørtler av samme sammensetning av den type som er angitt i tabell III bortsett fra at man brukte sement D, fant man at for 0$ kalsiumformat så var trykkstyrken etter 1 time. 3 timer og 6 timer henholdsvis 0, 9»8 og 22,5 kg/cm , og den begynnende og endelige herdningstid var 48 minutter og en time og tjue minutter henholdsvis. For 8$ kalsiumformat var trykkstyrken etter 1. tre og seks timer hennoIds-vis 4,6, 13,7 og 27,8 kg/cm og begynnende og endelig herdningstid var 27 minutter og 37 minutter henholdsvis. Ved 15$ kalsiumformat var de tilsvarende trykkstyrker 0,7»21,8 og 56»2 kg/cm 2, og begynnende og endelig herdningstid var 45 minutter og en time og atten minutter henholdsvis. Prosent flyt ble bestemt ved ASTM-C-109 for 0$, 8$ og 15$ kalsiumformattilsetning, og ble funnet å være 100", 105$ og 114$ henholdsvis. 3Sann til sement-vektforholdet var 0,46 for prøven uten kalsiumformat og 0,55 for de andre prøvene. Det skal bemerkes at i forbindelse med denne sementen så ga bruken av kalsiumformat en senkning av den begynnende og endelige herdningstid, men den forønskede forbedring med hensyn til tidlig trykkstyrke ble ikke oppnådd.

I tabell IV er det angitt data som viser den gunstige effekten av kalsiumformat i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse i pussesementblandinger inneholdende kalsiumformat og i ett tilfelle sement Å og i det annet sement B. Pussesement-sammensetningene ble fremstilt og prøvet for herdningstid i overensstemmelse med ASTM-C-266 med Gillmore-nåler.

Prøvene for trykkstyrke ble utført i overensstemmelse med ASTM-C-109 bortsett fra at man ikke brukte sand i blandingen og istedenfor nevnte standard sementmørtelblanding brukte den spesielle sement-kalsiumformatblanding som er angitt i hvert enkelt tilfelle, ogppastaer for prøving ble blandet i overensstemmelse med ASTM-C-305 for blanding av slike produkter. Man brukte et konstant vann til sementforhold slik at man fikk god konsistens slik at man lett kunne fremstille gode prøveterninger. Prøver for forsøk med hensyn til herdningstid ble fremstilt fra samme porsjon av en friskt blandet pasta av den type som ble brukt for prøving av trykkstyrke.

Det fremgår av data i tabell XV at man får en meget markant økning i tidlig trykkstyrke og en sterk reduksjon av begynnende og endelig herdnintstid som er oppnådd ved å tilsette kalsiumformat i en kalsiumaluminatsement/pussesementblanding innenfor de tidligere angitte prosentmengder. Den kritiske effekt av kalsiumformat i området fra 6 til 30, da spesielt fra ca. 8 til ca. 25 vekt-$ kalsiumformat, fremgår av de kurver som er vist på fig. 1 til 3 som er fremstilt på grunnlag av data fra tabell IV.

Skjønt foreliggende oppfinnelse er beskrevet i detalj med hensyn til illustrasjon og forklaring, så er det underforstått at slike detaljer kun er angitt for illustrerende formål, og at modifikasjoner og variasjoner lett kan utføres uten at man&derved forlater oppfinnelsens intensjon.

Claims (12)

1. Hydraulisk sementsammensetning bestående av kalsiumaluminatsement og et aggregatmateriale i mengder fra 0 til ca.

85 vekt-$ basert på den totale vekt av den tørre sement og aggregatmaterialet, karakterisert ved at nevnte hydrauliske sementsammensetning inneholder et additimateriale bestående av kalsiumformat i minst en mengde som (a) akselererer utviklingshastigheten av trykkstyrken i det hydrerte produkt som dannes i løpet av de første seks timer etter at vann for den hydrauliske herding av sementen er tilsatt nevnte sammensetning, i forhold tilcfen utviklingshastighet for trykkstyrke man finner i et hydrert produkt fremstilt av en lignende sammensetning men uten kalsiumformat, og som (b) ved en tilsetning til en standard sementmørtelblanding inneholdende nevnte sement gir en ehdlig herdningstid på fra 7 til 35 minutter etter at tilsetning av vann er utført slik det er angitt for nevnte standard sementmørtelblanding og bestemt ved ca. 21,1°C og hvor bestemmelsen er utført ved en nærmere angitt prøvemetode for mørtler.

2. Hydraulisk sementsammensetning ifølge krav 1, karakterisert ved at sementen inneholder mindre enn 70 vekt-$ AlgO^ pluss TiOg og ved at mengden av kalsiumformat ligger i området fra 6* til 30 vekt-$ av sementera.

3* Hydraulisk sementsammensetning ifølge et hvert av de foregående krav, karakterisert ved at kalsiumformat et er tilstede i mengder på fra 6 til 30 vekt-$ av sementen, slik at når kalsiumformatet tilsettes en standard sementmørtel-blanding inneholdende nevnte kalsiumaluminat så vil man etter tilsetning av vann for den hydrauliske herdningen av sementen i en mengde som ikke overstiger éO vekt-$ av nevnte sement, få et produkt med en seks timers trykkstyrke på minst 70,3 kg/cm og en begynnende herdningstid på fra 6 til 25 minutter målt ved angitte prøvemetoder for sementmørtler.

4. Hydraulisk sementsammensetning ifølge et hvert av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte additivmateriale er tilstede i mengder på fra 8 til 25 vekt-$ av sementen, slik at man ved tilsetning av additivet til en standard sementmørtelblanding inneholdende nevnte kalsiumaluminatsement vil få et produkt som etter tilsetning av vann for hydraulisk herdning av sementen slik det er angitt for en standard sement-mørtelblanding, vil ha en trykkstyrke etter en time på minst 14,1 kg/cm og en endelig herdningstid på fra 10 til 35 minutter bestemt ved 21,1°C ved en angitt prøvemetode for sementmørtler.

5. Hydraulisk sementsammensetning ifølge et hvert av de foregående krav, karakterisert ved at kalsiumformat et er tilstede i en mengde som vil sikre at når kalsiumformat et tilsettes en standard sementmørtelblanding så vil man etter tilsetning av vann i en mengde som ikke overstiger 60 vekt-$ av nevnte sement, få dannet et produkt som har en tre timers trykkstyrke på minst 35» 2 kg/cm <2> og en begynnende herdningstid i området fra 6 til 25 minutter slik dette kunne bestemmes ved 21,1°C ved en passende angitt prøvemetode for mørtler.

6. Hydraulisk sementsammensetning ifølge et hvert av kl a-vene 1 til 3, karakterisert ved at mengden av kalsiumformat ligger i området fra 10 til 24 vekt-$ av sementen.

7* Hydraulisk sementsammensetning ifølge krav 1, karakterisert ved at kalsiumformatet er tilstede i mengder på fra 8 til 25 vekt-$ av sementen slik at når kalsiumformatet tilsettes nevnte kalsiumaluminatsement i en standard sement-mørtelblanding så vil man få et hydrert produkt etter å ha tilsatt vann i en mengde som ikke overstiger 60 vekt-$ av sementen, med on begynnende herdningstid på fra 6 til 25 minutter, en endelig herdningstid på fra 7 til 35 minutter og en tre timers trykkstyrke på minst 35» 2 kg/cm <2> .

8. Fremgangsmåte for å akselerere herdningshastigheten og styrkeutviklingen på en kalsiumaluminatsementblanding inneholdende i tillegg til kalsiumaluminatsement fra 0 til 85 vekt-sk aggregatnraterlale basert på totalvekten av den tørre sement og aggregatmaterlalet, samt tilstrekkelig vann til å få en hydraulisk herding av sementen, karakterisert ved at man tilsetter nevnte sammensetning i et additivmateriale bestående av kalsiumformat 1 mengder som er tilstrekkelig til at man får akselerert utviklingshastigheten av trykkstyrken på det produkt som er dannet i løpet av de første seks timer etter at man har tilsatt vann til nevnte blanding» i forhold til den utviklingshastighet for trykkstyrke man vil få i et produkt som er dannet av en tilsvarende sammensetning uten kalsiumformat, og som vil gi når nevnte kalsiumaluminatsement blir tilsatt en standard sementmørtelblanding, en endelig herdningstid på fra 7 til 35 minutter etter tilsetningen av vannet slik det er angitt for en standard sementmørtelblanding, og bestemt ved ca. 21,1°C med en passende angitt prøvemetode for mørtler.

9. Fremgangsmåte for akselerering av herdningshastigheten og styrkeutviklingen på en kalsiumaluminatsementblanding ifølge krav 8, karakterisert ved at man begrenser vannmengden i nevnte blanding til under 60 vekt-# av sementen og regulerer mengden av nevnte kalsiumformat i området fra 6 til 30 vekt-$ av sementen.

10. Fremgangsmåte ifølge et hvert av kravene 8 eller 9»karakterisert ved at nevnte kalsiumaluminatsement har et innhold av AlgO^ pluss Ti02 på mindre enn 70 vekt-#, og ved at kalsiumformatet tilsettes nevnte sammensetning i mengder på fra 8 til 25 vekt-$ av sementen, og som ved en tilsetning til en standard sementmørtelblanding inneholdende nevnte kalsiumaluminatsement vil gi etter tilsetning av vann i de mengder som er angitt for en standard sementmørtelblanding, vil en begynnende herdningstid på fra 6 til 25 minutter og en trykkstyrke på minst 14,1 kg/cm slik dette kan bestemmes ved angitt prøvemetoder for mørtler.

11. Fremgangsmåte ifølge et hvert av kravene 8 til 10, karakterisert ved at mengden av kalsiumformat er tilstrekkelig til at man ved en tilsetning til nevnte kalsiumaluminatsement i nevnte standard sementmørtelblanding. til at man får en begynnende herdningstid på fra 6 til 25 minutter og en trykkstyrke etter tre timer på minst 35» 2 kg/cm 2.

12. Fremgangsmåte ifølge et hvert av kravene 8 til 10, karakterisert ved at kalsiumformatet brukes i minst en mengde på fra 10 til 24 vekt-$ av sementen og som vil gi et produkt dannet fra nevnte standard mørtelblanding som har en begynnende herdningstid på fra 9 til 18 minutter, en endelig herdningstid på fra 10 til 30 minutter og en trykkstyrke etter seks timer på minst 70,3 kg/cm .