PL182815B1 - Sposób wylewania warstwy betonu lub zaprawy - Google Patents

Abstract

1. Sposób wylewania warstwy betonu lub zaprawy na powierzchnie, w którym przy- gotowuje sie mieszanke betonu lub zaprawy, zawierajaca przynajmniej cement i kniszywo, a nastepnie przemieszcza sie ja wprowadzajac do zespolu wylewajacego, znam ienny tym, ze tuz przed zespolem wylewajacym, ewentualnie na jego poziomie dodaje sie zawiesine wodna (A) krzemionki i zwiazków glinu, wybranych sposród siarczanu glinu, zasadowych siarczanów glinu, alunów i mieszanek powyzszych zwiazków glinu, przy czym wspomnia- na zawiesina wodna (A) ma pH mniejsze od 4, a zawartosc w niej suchej substancji wynosi od 10 do 50% wagowych i jest to zawiesina wystepujaca, po odlezeniu przez 48 godzin, w postaci zelu, odwracalnego pod wplywem niewielkiego scinania. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wylewania warstwy betonu lub zaprawy, w którym stosuje się specjalną wodną zawiesinę krzemionki, w szczególności wytrąconej krzemionki i związku glinu, w szczególności siarczanu glinowego lub ałunu.

Wynalazek dotyczy zwłaszcza zastosowania tej wodnej zawiesiny jako dodatku do wylewanego betonu lub zaprawy.

Sposoby wylewania betonu lub zaprawy w celu uzyskania warstwy na podłożu lub betonowej powierzchni są dobrze znane.

Obecnie istnieją dwa znane sposoby wylewania betonu lub zaprawy, a mianowicie wylewanie na sucho lub na mokro.

W sposobach wylewania betonu metodą suchą, najpierw przygotowuje się suchą mieszankę zawierającą wszystkie typowe, bezwodne składniki betonu lub zaprawy, to znaczy mieszankę zawierającą cement, kruszywo (piasek w przypadku zaprawy, zaś w przypadku betonu kruszywo grubsze, takie jak żwir i/lub otoczaki oraz generalnie piasek) i ewentualnie składniki stałe. Ta sucha mieszanka (o wilgotności w zasadzie od 2 do 4%) jest następnie transportowana, zasadniczo za pomocą sprężonego powietrza, metodą pneumatyczną przez rurę do spustu; następnie mieszankę zwilża się wodą (zwaną wodą zarobową) na poziomie spustu, wskutek tego mieszanka wody i składników stałych powinna stać się jednorodna. Zazwyczaj przed spustem lub na jego poziomie dorzuca się środek przyspieszający wiązanie,

182 815 sproszkowany lub w postaci ciekłej; uzyskana mieszanka jest wylewana ze spustu za pomocą sprężonego powietrza (powietrza wylewania lub powietrza napędowego), na betonową powierzchnię.

Główną wadą tego sposobu wylewania betonu lub zaprawy jest znaczne nasilenie odbijania się wylewanego betonu lub zaprawy od betonowego podłoża; stwarza to ryzyko dla bezpieczeństwa pracowników, ponadto silne odbijanie się betonu wymaga zwiększenia całkowitej ilości wylewanego materiału i zwiększenia czasu wylewania niezbędnego do uzyskania założonej grubości warstwy betonu lub zaprawy.

W sposobach wylewania betonu metodą mokrą, najpierw przygotowuje się mieszankę zawierającą cement, kruszywo (piasek w przypadku zaprawy, zaś w przypadku betonu kruszywo grubsze, takie jak żwir i/lub otoczaki oraz piasek), wodę (zwaną wodą zarobową) oraz ewentualne dodatki - jest to tak zwana mieszanka gaszona. Taką mieszankę można przygotować bezpośrednio na placu budowy lub można ją dostarczyć w postaci gotowej do wykorzystania z betonowni. Następnie transportuje się ją za pomocą pompy (np. pompy śrubowej lub pompy tłokowej) przez rurę, do spustu; przed spustem lub na jego poziomie dodaje się przyspieszacz wiązania, zazwyczaj w postaci ciekłej. Uzyskaną mieszankę wylewa się ze spustu za pomocą sprężonego powietrza (powietrza wylewania lub powietrza napędowego) na betonowe podłoże lub powierzchnię.

Wylewanie na mokro ma w porównaniu z wylewaniem na sucho pewne zalety: cement jest zazwyczaj dobrze zwilżony wskutek czego otrzymany beton (zaprawa) jest bardziej jednorodny i mniejsza jest ilość powstających pyłów.

Tym nie mniej wylewanie na mokro ma kilka wad: gęstość betonu lub zaprawy jest zmniejszona z powodu obecności w przypadku początkowej mieszanki betonu lub zaprawy, nadmiernej ilości wody nie związanej w czasie hydratyzacji, co powoduje zmniejszenie grubości warstwy betonu lub zaprawy wylanej w jednym etapie; pomimo, że dodatek szkła wodnego do mieszanki początkowej betonu lub zaprawy może zmniejszyć czas wiązania, to jednak wpływa on źle na wytrzymałość mechaniczną betonu lub zaprawy po wylaniu.

Ponadto stosowane zwykle przyspieszacze wiązania zawierają składniki chemiczne silnie alkaliczne, w szczególności wodorotlenki alkaliczne, węglany alkaliczne, gliniany alkaliczne, które w przypadkach zwiększonego stężenia stanowią zagrożenie bezpieczeństwa dla ludzi; mogą one powodować nie tylko znaczne poparzenia skóry w przypadku niezręcznej obsługi, lecz również mogą drażnić oczy pracowników, którzy wylewają zaprawę lub beton. Poza tym przyspieszacze wiązania zawierające duże ilości składników alkalicznych mają pewne własności toksyczne.

Celem wynalazku jest opracowanie nowego sposobu wylewania betonu lub zaprawy, który pozwala uniknąć powyżej wspomnianej wady.

Sposób wylewania warstwy betonu lub zaprawy na powierzchnię, w którym przygotowuje się mieszankę betonu lub zaprawy, zawierającą przynajmniej cement i kruszywo, a następnie przemieszcza się ją wprowadzając do zespołu wylewającego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że tuż przed zespołem wylewającym, ewentualnie na jego poziomie dodaje się zawiesinę wodną krzemionki i związków glinu, wybranych spośród siarczanu glinu, zasadowych siarczanów glinu, ałunów i mieszanek powyższych związków glinu, przy czym wspomniana zawiesina wodna ma pH mniejsze od 4, a zawartość w niej suchej substancji wynosi od 10 do 50% wagowych i jest to zawiesina występująca, po odleżeniu przez 48 godzin, w postaci żelu, odwracalnego pod wpływem niewielkiego ścinania.

Mieszankę betonu lub zaprawy korzystnie przygotowuje się metodą suchą, po czym przemieszcza się ją wprowadzając do zespołu wylewającego, dodaje się do tej mieszanki wodę zarobową i zawiesinę wodną tuż przed zespołem wylewającym lub na jego poziomie, a następnie wylewa się powstałą mieszankę z zespołu wylewającego na powierzchnię.

Korzystnie, miesza się zawiesinę wodną z wodą zarobową przed dodaniem ich do mieszanki betonowej lub zaprawy, ewentualnie jako wodę zarobową stosuje się wodę zawartą w zawiesinie.

W innym, korzystnym wariancie sposobu według wynalazku mieszankę betonu lub zaprawy przygotowuje się metodą mokrą tak więc przygotowuje się gaszoną mieszankę betonu

182 815 lub zaprawy, przemieszcza się tę mieszankę wprowadzając ją do zespołu wylewania, dodaje się do mieszanki zarobowej zawiesinę wodną tuż przed zespołem do wylewania lub na jego poziomie, a następnie wylewa się powstałą mieszankę z zespołu do wylewania na powierzchnię.

Gaszoną mieszankę korzystnie przygotowuje się na bazie cementu, kruszywa i wody. Do mieszanki suchej lub do mieszanki gaszonej można dodać upłynniacz.

Korzystnie stosuje się zawiesinę wodną, która ma pH mniejsze od 3,5, o zawartości krzemionki (w przeliczeniu na krzemionkę bezwodną) od 1 do 49% wagowych, korzystnie od 3 do 35% wagowych i o zawartości związku glinu (w przeliczeniu na bezwodny związek glinu) od 1 do 49% wagowych, korzystnie od 3 do 40% wagowych.

Jako związek glinu stosuje się siarczan glinu, zaś krzemionkę stosuje się w postaci dymu krzemionkowego, krzemionek strąconych lub ich mieszanek, ewentualnie w postaci przynajmniej jednej krzemionki strąconej.

W kolejnym korzystnym wariancie wynalazku stosuje się zawiesinę wodną występującą po odleżeniu przez 24 godziny, ewentualnie przez 2 godziny, w postaci żelu, odwracalnego pod wpływem niewielkiego ścinania.

Korzystnie stosuje się zawiesinę wodną występującą po odleżeniu przez 24 godziny, w postaci żelu o lepkości mierzonej przy ścinaniu 1 s-1 w czasie 1 minuty, o wartości większej od 0,6 Pa s, najkorzystniej większej od 1,5 Pa s.

Można też stosować zawiesinę wodną występującą w postaci żelu takiego typu, że ścinanie 500 s-1 w czasie 1 minuty sprowadza go do zawiesiny o lepkości, mierzonej przy ścinaniu 50 s-1 w czasie 1 minuty, równej co najwyżej 0,35 Pa -s, korzystnie co najwyżej 0,30 Pa -s.

Korzystnie stosuje się krzemionkę dokładnie rozdrobnioną.

Zawiesinę wodną korzystnie przygotowuje się silnie mieszając krzemionkę w postaci stałej z roztworem wodnym związku glinu.

W innym wariancie zawiesinę wodną przygotowuje się silnie mieszając zawiesinę wodną krzemionki ze związkiem glinu w postaci sproszkowanej i ewentualnie z wodą przy czym roztwór związku glinu ma temperaturę od 15°C do 130°C, najkorzystniej zaś miesza się zawiesinę wodną krzemionki strąconej ze związkiem glinu, w postaci sproszkowanej o temperaturze od 95°C do 130°C.

Zawiesinę wodną krzemionki uzyskuje się korzystnie przez mieszanie krzemionki w postaci stałej w wodzie, po utworzeniu zawiesiny w wodzie kruszy się zawiesinę uzyskaną mechanicznie, ewentualnie zawiesinę kruszy się zarówno chemicznie jak i mechanicznie, wprowadzając glinian sodu i korzystnie kwas, by pH zawiesiny (B) było zawarte w przedziale 6-7, a stosunek wagowy Al/SiOi był zawarty w przedziale 1000-3300 ppm.

W innym wariancie, po utworzeniu zawiesiny w wodzie lub po etapie kruszenia wykonuje się rozdrabnianie na mokro lub dezaglomerację ultradźwiękową uzyskanej zawiesiny.

W jeszcze innym wariancie sposobu według wynalazku, zawiesinę wodną krzemionki, która jest zawiesiną wodną strąconej krzemionki, uzyskuje się przez mechaniczne kruszenie ciasta filtracyjnego uzyskanego z reakcji strącania krzemionki.

Ciasto filtracyjne korzystnie uzyskuje się przeprowadzając reakcję strącania krzemionki przez działanie na krzemian metalu alkalicznego M czynnikiem zakwaszającym, przy czym strącanie krzemionki obejmuje tworzenie początkowego roztworu podstawowego, zawierającego przynajmniej część całkowitej ilości krzemianu metalu alkalicznego M biorącego udział w reakcji oraz elektrolit, stężenie krzemianu (w przeliczeniu na S1O2) w początkowym roztworze podstawowym jest mniejsze od 100 g/1, a stężenie elektrolitu w początkowym roztworze podstawowym jest mniejsze od 17 g/1, następnie dodaje się do początkowego roztworu podstawowego czynnik zakwaszający do uzyskania średniej wielkości pH, w przybliżeniu równej 7 i w końcowym etapie dodanie czynnika zakwaszającego do środowiska reakcji i ewentualnie, jednocześnie pozostałej ilości krzemianu metalu alkalicznego M, filtrując mieszankę reakcyjną tak, by uzyskać ciasto filtracyjne o zawartości substancji suchej od 8 do 40% wagowych.

Ciasto filtracyjne można również uzyskać przeprowadzając reakcję strącania krzemionki przez działanie na krzemian metalu alkalicznego M czynnikiem zakwaszającym, przy czym strącanie krzemionki obejmuje tworzenie początkowego roztworu podstawowego, zawierają

182 815 cego część całkowitej ilości krzemianu metalu alkalicznego M biorącego udział w reakcji. Stężenie krzemianu (w przeliczeniu na SiO2) w początkowym roztworze podstawowym jest mniejsze od 20 g/1, następnie dodaje się do początkowego roztworu podstawowego czynnik zakwaszający aż do uzyskania stanu, w którym przynajmniej 5% M2O zawartego w początkowym roztworze podstawowym jest zobojętnione i w końcowym etapie jednoczesne dodanie do środowiska reakcji czynnika zakwaszającego i pozostałej ilości krzemianu metalu alkalicznego M tak, by stosunek ilości dodanego krzemianu (w przeliczeniu na S1O2) do ilości krzemianu zawartego w początkowym roztworze podstawowym (w przeliczeniu na S1O2) wynosił powyżej 4, a najwyżej 100, filtrując mieszankę reakcyjną tak, by uzyskać ciasto filtracyjne o zawartości substancji suchej od 8 do 40% wagowych.

Filtrowanie korzystnie wykonuje się za pomocą prasy filtracyjnej.

Zawiesinę można kruszyć zarówno chemicznie jak i mechanicznie, korzystnie wprowadzając glinian sodu i korzystnie kwas, by pH zawiesiny było zawarte w przedziale 6-7, a stosunek wagowy AI/S1O2 był zawarty w przedziale 1000-3300 ppm.

Po etapie kruszenia wykonuje się rozdrabnianie na mokro lub dezaglomerację ultradźwiękową uzyskanej zawiesiny, przy czym stosuje się zawiesinę wodną strąconej krzemionki, w której po rozdrabnianiu na mokro lub dezaglomeracji ultradźwiękowej, zawartość substancji suchej wynosi od 10 do 40% wagowych, zaś jej lepkość, mierzona przy ścinaniu 50 s-1 w czasie 1 minuty, jest mniejsza od 4,10-2 Pa s, a zawartość krzemionki w substancji uzyskanej po odwirowaniu zawiesiny z szybkością 7500 obrotów na minutę przez 30 minut stanowi ponad 50% wagowych krzemionki zawartej w zawiesinie.

Korzystnie stosuje się taką ilość zawiesiny wodnej, by ilość wykorzystanej krzemionki (przeliczona na bezwodną krzemionkę) wynosi od 0,5 do 5% wagowych, zwłaszcza od 0,5 do 2,5% wagowych, w stosunku do wagi cementu, zaś ilość użytego związku glinu (w przeliczeniu na bezwodny związek glinu), na przykład siarczan glinu, wynosiła od 0,2 do 8% wagowych, zwłaszcza od 0,2 do 3% wagowych, w stosunku do wagi cementu.

Dzięki zastosowaniu w sposobie według wynalazku zawiesiny wodnej zawierającej głównie krzemionkę, w szczególności krzemionkę strąconą, posiadającej pewną zdolność do formowania żelu w przypadku, gdy zostanie ona pozostawiona na pewien czas, unika się sedymentacji lub dekantacji zawiesiny w czasie jej przechowywania, tak więc jest ona stabilna przez wiele tygodni a nawet miesięcy, zachowując jednorodność przez cały ten okres. Żel jest poza tym całkowicie odwracalny pod wpływem lekkiego ścinania, pod wpływem którego, ewentualnie połączonego z mieszaniem, przekształca się w jednorodną mieszaninę o małej lepkości, która jest łatwa do pompowania, za pomocą typowych urządzeń.

Należy zauważyć, że zawiesinę wodną i wodę zarobową można wprowadzać w przypadku mieszanki suchej oddzielnie, to znaczy przez oddzielne zespoły (na przykład za pomocą dwóch oddzielnych pomp). Składniki te można również wprowadzać do mieszanki razem, to znaczy przez ten sam zespół. Są one wówczas dobrze wymieszane ze sobą przed wprowadzeniem do mieszanki. Wykorzystanie mieszanki według wynalazku umożliwia zmniejszenie odbijania się betonu (zaprawy) i zmniejszenie ilości pyłów powstających przy wylewaniu.

Chociaż wylewanie może być wykonywane metodą suchą, jic to wcześniej opisano, metoda mokra daje szczególnie dobre wyniki.

Zarówno mieszankę suchą jak i gaszoną uzyskuje się zazwyczaj przez mieszanie produktów wchodzących w ich skład, przy czym kolejność wprowadzania tych produktów do mieszarki może być dowolna. Na przykład, w przypadku wylewania metodą mokrą, kruszywo (piasek w przypadku zaprawy, zaś w przypadku betonu kruszywo grubsze, takie jak żwir lub otoczaki i piasek) i cement najpierw miesza się ze sobą, a następnie wprowadza się wodę, po czym ta mokra mieszanka jest ponownie mieszana.

Dodatki, takie jak na przykład upłynniacze, mogą być dodawane w każdym odpowiednim momencie w czasie przygotowywania mieszanki suchej (metoda sucha) lub mieszanki gaszonej (metoda mokra). Jako upłynniacze można na przykład wykorzystać melaminę, polinaftalen sulfonianu sodu, poliakrylan sodu, polikarboksylan sodu.

182 815

Można również zastosować włókna wzmacniające, takie jak włókna z alkoholi poliwinylowych, polipropylenu, stali, poliakryloazotku, celulozy, węgla, kevlaru®, poliamidów, polietylenu, itp.

Ponadto, w przypadku wylewania metodą suchą, przygotowywaną na sucho mieszankę doprowadza się do zespołu wylewającego zasadniczo po przetransportowaniu jej przy użyciu sprężonego powietrza przez rurę (lub przewód). W przypadku wylewania metodą mokrą, mieszankę gaszoną doprowadza się do zespołu wylewającego za pomocą odpowiedniej pompy, na przykład pompy tłokowej lub pompy śrubowej, przez rurę (lub przewód).

Zawiesinę wodną można doprowadzać tuż przed lub na poziomie zespołu wylewającego, na przykład przez pompę dozującą.

Zespół wylewający stanowi zazwyczaj spust. Mieszaninę złożoną z mieszanki suchej, wody zarobowej i zawiesiny wodnej lub z mieszanki gaszonej i zawiesiny wodnej wylewa się następnie przez spust, przy użyciu powietrza napędowego, którym jest z reguły sprężone powietrze.

Teraz zostanie opisana zawiesina wodna stosowana w sposobie według wynalazku i sposoby jej przygotowania.

Zawiesina ta jest zawiesiną wodną (A) krzemionki i związków glinu, wybranych spośród siarczanu glinu, zasadowych siarczanów glinu, ałunu i mieszanek powyższych związków glinu.

Przez ałuny rozumie się związki siarczanu glinu z siarczanami alkalicznymi, o wzorze ogólnym MAI (§04)2 · 12 H2O (gdzie M oznacza przykładowo Li, Na lub K). Rodnik amonu lub jedno wartościowy tal mogą również tworzyć z siarczanem glinu ałuny.

Siarczan glinu można uzyskać z bezwodnego siarczanu glinu ^2(8()4)3) lub z uwodornionego siarczanu glinu ( o wzorze A^SC^) · 14 H2O albo A12(SO4)3) · 18 H2O).

Może to być zasadowy siarczan glinu o wzorze ogólnym:

[Al_A(OH)_B(SO₄)c(H2O)_E]_n, gdzie n jest dodatnią liczbą całkowitą, A jest równe 1, B jest zawarte w przedziale od 0,75 do 2, C jest zawarte w przedziale od 0,5 do 1,12, E jest zawarte w przedziale od 1,5 do 4 gdy siarczan jest substancją stałą, natomiast większe od 4, jeśli siarczan jest w postaci roztworu wodnego, B + 2C = 3.

Mogą to być na przykład zasadowe siarczany glinu znane z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr US-A-4 977 597.

Może to być również zasadowy siarczan glinu o wzorze ogólnym: A1a(OH)b(SO₄)c(SIOx)d(H2O)e, gdzie

A jest równe 1,

B jest zawarte w przedziale od 0,75 do 2,

C jest zawarte w przedziale od 0,3 do 1,12,

D jest zawarte w przedziale od 0,005 do 0,1, < X < 4,

E jest zawarte w przedziale od 1,5 do 4 gdy siarczan jest substancją stałą oraz większe od 4 gdy siarczan jest w postaci roztworu wodnego.

Mogą to być na przykład zasadowe siarczany glinu znane z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr US-A-4 981 675.

Chociaż krzemionkę zawartą w zawiesinie wodnej (A) może stanowić dym krzemionkowy, krzemionki strącone, pochodne krzemionki zawierające głównie krzemionki wybrane spośród krzemoglinianów (na przykład Tixosil 28, produkowany przez Rhone-Poulenc), smektyty lub krzemiany glinu typu smektytowego i ich mieszanki, to jednak najkorzystniejsze jest zastosowanie jako krzemionki przynajmniej jednej krzemionki strąconej.

Przez krzemionkę strąconą należy rozumieć krzemionkę uzyskaną poprzez strącenie w reakcji krzemianów metali alkalicznych z kwasem, zasadniczo nieorganicznym, o pH od

182 815 powiadającym środkowi strącania, w szczególności o pH zasadowym, obojętnym lub słabo kwaśnym. Sposób przygotowania krzemionki może być dowolny (dodanie kwasu do początkowego podstawowego roztworu krzemianu, jednoczesne całkowite lub częściowe dodanie kwasu lub krzemianu do początkowego podstawowego roztworu krzemianu, itp.) i jest wybrany w zależności od typu krzemionki, którą chce się uzyskać. Po etapie strącania, następuje zasadniczo etap separacji krzemionki od środowiska reakcji znanymi sposobami, jak na przykład filtrowanie ciśnieniowe lub filtrowanie próżniowe. Uzyskuje się ciasto filtracyjne, które jest myte jeśli jest to konieczne; ciasto to może być po odwodnieniu ewentualnie osuszone znanymi sposobami, na przykład przez atomizację, a następnie kruszone i/lub skupiane.

W poniższym opisie, powierzchnia specyficzna BET jest wyznaczana zgodnie z metodą BRUNAEUR-EMMET-TELLER opisaną w „The Journal of the American Chemical Society”, vol. 60, str. 390, luty 1938, odpowiadającą normie NFT 45007 (listopad 1987).

Powierzchnia specyficzna CTAB jest zewnętrzną powierzchnią wyznaczoną zgodnie z normąNFT 45007 (listopad 1987) (5.12).

Ponadto porowatość jest mierzona przez rtęciowe urządzenie do mierzenia porowatości. Średnice porów są wyliczane przez relację WAŚHBURN przy kącie kontaktu theta równym 130° i napięciu powierzchniowym równym 484 dyn/cm (miernik porowatości MICROMETRICS 9300).

Preferowana zdolność do rozpraszania i rozkruszania krzemionki stosowanej w zawiesinach wodnych (A) może być policzona za pomocą specjalnych testów dezaglomeracji.

Test dezaglomeracji jest wykonywany w następujący sposób: spójność aglomeratów jest oceniana przez pomiar granulometryczny (poprzez dyfrakcję laserową) wykonywany w zawiesinie krzemionki wcześniej rozproszonej metodą ultradźwiękową; mierzy się zdolność do dezaglomeracji krzemionki (pęknięcia obiektów o wielkości od 0,1 do kilkudziesięciu mikronów). Dezaglomeracja pod wpływem ultradźwięków jest wykonywana za pomocą urządzenia VIBRACELL BIOBLOCK (600 W), wyposażonego w sondę o średnicy 19 mm. Pomiar granulometryczny jest wykonywany przez dyfrakcję laserową w granulometrze SYMPATEC.

Waży się pigułkę (wysokość 6 cm, średnica 4 cm) 2 gram krzemionki i dopełnia się do 50 gram poprzez dodanie wody; tworzy się roztwór wodny o zawartości około 4% krzemionki, który jest homogenizowany przez 2 minuty poprzez mieszanie magnetyczne. Następnie wykonuje się dezaglomerację pod wpływem ultradźwięków w następujący sposób: sonda jest wysuwana na długość 4 cm, reguluje się moc wyjściową w taki sposób, by uzyskać odchylenie igły na tarczy wskazującej 20% (co odpowiada energii rozproszonej przez końcówkę sondy równą 120 Watt/cm²). Dezaglomeracja jest wykonywana przez 420 sekund. Wykonuje się następnie pomiar granulometryczny po wprowadzeniu do zbiornika granulometru znanej ilości (wyrażonej w ml) ujednorodnionej zawiesiny.

Średnia wielkość średnicy 050, którą się uzyskuje, jest tak niewielka, że krzemionka posiada zdolność do dużej dezaglomeracji. Wyznacza się również stosunek (10 x objętość wprowadzonej zawiesiny w ml)/gęstość optyczna zawiesiny wyznaczonej przez granulometr (ta gęstość optyczna jest rzędu 20). Stosunek ten określa stopień rozdrobnienia, to znaczy ilość cząstek mniejszych od 0,1 pm, które nie są wykrywane przez granulometr. Ten stosunek, nazywany współczynnikiem dezaglomeracji przy ultradźwiękach (Fd) jest tym większy, im większa jest zdolność krzemionki do dezaglomeracji.

Śtrącona krzemionka zawarta w zawiesinie wodnej (A) posiada generalnie powierzchnię specyficzną CTAB z przedziału 50-250 m²/g, w szczególności z przedziału 100-240 m²/g.

Korzystne jest, gdy zawiesina wodna (A) zawiera strąconą krzemionkę posiadającą bardzo dobrą zdolność do rozpraszania się i dezaglomeracji.

Można również wykorzystać strąconą krzemionkę opisaną w europejskim zgłoszeniu patentowym nr EP 0520862. W szczególności strącona krzemionka (S|) może być, w korzystnym przypadku, w postaci kul zasadniczo sferycznych o powierzchni specyficznej BET z przedziału 140-200 m²/g, o dystrybucji porowatości takiej, że objętość porów, których średnica jest z przedziału 175-275 A, wynosi przynajmniej 50%, na przykład przynajmniej 60%, objętości porowatej utworzonej przez pory o średnicach mniejszych lub równych 400 A (oraz,

182 815 w korzystnym przypadku, o średnim rozmiarze przynajmniej 80 pm, na przykład 100 pm). Kule te mogą posiadać współczynnik dezaglomeracji przy ultradźwiękach (F_D) większy niż 5,5 ml i średnią średnicę (0so), po dezaglomeracji przy ultradźwiękach mniejszą niż 5 pm.

Można również wykorzystać, jako krzemionkę o znakomitej zdolności do rozpraszania i dezaglomeracji, strąconą krzemionkę w postaci proszku, granulek lub zasadniczo sferycznych kulek, wybraną spośród grupy:

- strącona krzemionka (S2) posiadająca:

- powierzchnię specyficzną CTAB z przedziału 140-240 m²/g,

- współczynnik dezaglomeracji przy ultradźwiękach (Fd) większy od 11 ml, na przykład większy od 12,5 ml,

- średnią średnicę (0$o), po dezaglomeracji przy ultradźwiękach, mniejszą od 2,0 pm;

- strącona krzemionka (S3) posiadająca:

- powierzchnię specyficzną CTAB z przedziału 140-240 m²/g,

- dystrybucję porowatości taką, że objętość porów o średnicy z przedziału 175-275 A stanowi mniej niż 50%, na przykład mniej niż 40%, objętości porów o średnicach mniejszych lub równych 400 A,

- współczynnik dezaglomeracji w ultradźwiękach (Fd) większy od 5,5 ml,

- średnią średnicę (0so), po dezaglomeracji w ultradźwiękach, mniejszą od 5 pm;

- strącona krzemionka (S4) posiadająca:

- powierzchnię specyficzną CTAB z przedziału 100-140 m²/g,

- współczynnik dezaglomeracji w ultradźwiękach (Fd) większy od 3,0 ml,

- średnią średnicę (0so), po dezaglomeracji w ultradźwiękach, mniejszą od 2,8 pm, w szczególności mniejszą od 2,7 pm, na przykład mniejszą od 2,5 pm;

- strącona krzemionka (S5) posiadająca:

- powierzchnię specyficzną CTAB z przedziału 100-140 m²/g,

- dystrybucję porowatości taką, że objętość porów o średnicy z przedziału 175-275 A stanowi mniej niż 55%, w szczególności 50%, na przykład mniej niż 40%, objętości porów o średnicach mniejszych lub równych 400 A,

- współczynnik dezaglomeracji w ultradźwiękach (Fd) większy od 3,0 ml,

- średnią średnicę (05o), po dezaglomeracji w ultradźwiękach, mniejszą od 4,5 pm, w szczególności mniejszą od 4 pm, na przykład mniejszą od 3,8 pm.

Krzemionka, w szczególności krzemionka strącona, zawarta w zawiesinie wodnej (A) jest zasadniczo dokładnie rozdrobniona, na przykład przez mielenie (na przykład mielenie na wilgotno) lub dezaglomerację ultradźwiękową.

Jednakże wykorzystanie związków glinu, w szczególności siarczanu glinowego, umożliwia również stabilizację zawiesiny nie koniecznie rozdrobnionej, lecz przeciwnie, mającej większe rozmiary ziaren, w szczególności taką jak dio z przedziału 4-10 pm, dso z przedziału 15-30 pm i dęo z przedziału 50-100 pm. dio reprezentuje średnicę taką, że 10% wszystkich cząstek ma średnicę mniejszą od tej średnicy, analogicznie jest w przypadku średnic dso i ^90· Pomiary granulometryczne są korzystnie wykonywane przez dyfrakcję laserową w granulometrze CILAS. Należy zauważyć, że takie zawiesiny krzemionki, bez dodanych związków glinu, osadzają się po upływie niecałego tygodnia przechowywania, co prowadzi do tworzenia się osadu, który trudno jest ponownie rozdrobnić, w szczególności w wyniku mieszania mechanicznego.

Główną cechą zawiesiny wodnej (A) jest jej zdolność do formowania żelu po pewnym czasie odczekania; powoduje to uniknięcie zjawiska sedymentacji lub osadzania w czasie przechowywania, zapewniając stabilność zawiesiny przez wiele tygodni, a nawet wiele miesięcy (w szczególności od jednego do trzech miesięcy). Zawiesina zasadniczo utrzymuje swą jednorodność przez cały ten okres. Zawiesina wodna (A) ma postać żelu po 48 godzinach, po okresie 24 godzin i już po okresie 2 godzin. Ten żel jest odwracalny poprzez ścinanie.

Praktyczny sposób wyjaśnienia istoty żelu zawiesiny wodnej (A) po odczekaniu pewnego okresu jest następujący.

Wprowadza się żel do komórki pomiarowej MS 125 lub MS 145 reometru RHEOMAT Z115 z CONTRAVES; wykonuje się ścinanie 500 s-1 w czasie jednej minuty (mieszanie

182 815 z prędkością 500 obrotów na minutę) w celu zniszczenia żelu; następnie pozostawia się żel do odtworzenia na 24 godziny, zwracając przy tym uwagę na zamknięcie komórki szczelną błoną z tworzywa sztucznego w celu zapobieżenia ewentualnemu odwodnieniu żelu. Po 24 godzinach wykonuje się następujące operacje: wykonuje się pomiar lepkości (VI) wymuszając ścinanie 1 s-1 w czasie jednej minuty, zmierzona wartość jest tym większa im większa jest tendencja zawiesiny do żelowania. Można następnie wykonać inny pomiar lepkości (V2) poprzez wymuszenie ścinania 50 s-1 w czasie jednej minuty, zmierzona wartość jest tym mniejsza, im delikatniejszy jest żel, zawiesina (A) posiada, zasadniczo, lepkość V2 z przedziału 0,05-0,4 Pa · s; można w końcu wykonać jeszcze inny pomiar lepkości (V3) wymuszając ścinanie 500 s-1 w czasie jednej minuty, zmierzona wartość jest tym mniejsza, im większa jest podatność zawiesiny do pompowania, zawiesina wodna (A) posiada, zasadniczo, lepkość V3 z przedziału 0,03-0,35 Pa · s.

Żel w postaci zawiesiny wodnej (A) po 48 godzinach (najlepiej po okresie 24 godzin i już po 2 godzinach) jest odwracalny pod wpływem niewielkiego ścinania, a mianowicie pod wpływem niewielkiego ścinania przekształca się on w zawiesinę jednorodną o niskiej lepkości, czyli łatwiejszą do pompowania. W szczególności żel ma takie własności, że po ścinaniu 500 s-1 w czasie jednej minuty przekształca się w zawiesinę o lepkości (Vr), mierzonej przy ścinaniu 50 s-1 w czasie jednej minuty, o wartości najwyżej 0,35 Pa · s, najlepiej najwyżej 0,30 Pa · s, na przykład 0,25 Pa · s.

Technika wzmacniana lepkości (Vr) jest następująca.

Wprowadza się żel do komórki pomiarowej MS 125 lub MS 145 reometru RHEOMAT Z115 z CONTRAVES; wykonuje się ścinanie 500 s-1 w czasie jednej minuty w celu destrukcji żelu; następnie wykonuje się pomiar lepkości (Vr) uzyskanego produktu, wykonując ścinanie 50 s-1 w czasie jednej minuty.

Należy zauważyć, że cechy i własności zawiesin wodnych (A) są uzyskane poprzez zastosowanie składników powierzchniowo czynnych, anionowych, kationowych, amfoterycznych lub niejonizujących.

Zawiesina wodna (A) może być przygotowana przez wymieszanie, w szczególności mechaniczne, roztworu wodnego ze związkiem glinu, w szczególności siarczanem glinu lub ałunem, ze strąconą krzemionką, taką jak opisano wyżej, mającą postać proszku, granulek lub kulek o zasadniczo sferycznej formie, najkorzystniej krzemionki od S] do S5.

Zawiesina wodna (A) może być również przygotowana przez mieszanie zawiesiny wodnej (B) krzemionki ze wspomnianymi związkami glinu w postaci proszku i ewentualnie z wodą. Można tu zastosować wszystkie typy zawiesin wodnych krzemionki, np. zawiesinę wodną krzemionki strącanej, zawiesinę koloidalną krzemionki, nazywaną powszechnie ziemią okrzemkową którą można uzyskać na przykład przez filtrację krzemianu sodu na żywicy jonowymiennej, ewentualnie zawiesinę wodną krzemionki zawierającą głównie krzemionkę według powyższego opisu.

W szczególności sposób ten obejmuje dodawanie, przy mieszaniu mechanicznym, krzemianu glinu, na przykład bezwodnego lub najlepiej uwodnionego, w postaci proszku oraz ewentualnie wody, do zawiesiny wodnej (B) strąconej krzemionki, ciągle kontynuując mieszanie tak otrzymywanej mieszanki.

Zawiesina wodna (A) może być też przygotowana sposobem obejmującym mieszanie zawiesiny wodnej (B) krzemionki i ewentualnie wody z roztworem wspomnianych związków glinu, które znajdują się w temperaturze z przedziału 15-130°C. W szczególności sposób ten obejmuje mieszanie mechaniczne zawiesiny wodnej (B) strąconej krzemionki i ewentualnie wody z roztworem krzemianu glinu (bezwodnego lub w korzystnym przypadku uwodnionego) znajdującym się w temperaturze z przedziału 15-30°C lub w korzystnym przypadku z przedziału 95-130°C (dotyczy to szczególnie uwodnionego krzemianu glinu stopionego w tej temperaturze w wodzie krystalizacyjnej), w szczególności z przedziału 100-120°C.

W sposobach przygotowywania zawiesiny wodnej wykorzystujących zawiesinę wodną (B), ta zawiesina wodna (B) krzemionki może być wykonana przez dodawanie do wody, przy mieszaniu (głównie mieszaniu mechanicznym) krzemionki w postaci stałej, w szczególności strąconej krzemionki Si do S5.

182 815

Po etapie umieszczania zawiesiny w wodzie, można mechanicznie pokruszyć uzyskaną zawiesinę. To kruszenie (lub deflokulacja) mechaniczne może się odbywać w kruszarce/mieszarce. Zasadniczo realizuje się kruszenie chemiczne wraz z kruszeniem mechanicznym, wprowadzając do kruszarki/mieszarki glinian sodu i najlepiej, zasadniczo jednocześnie, kwas (głównie kwas nieorganiczny taki jak kwas siarkowy) by pH zawiesiny (B) wynosiło 6-7, a stosunek wagowy AI/S1O2 wynosił 1000-3300 ppm.

Po etapie kruszenia lub etapie umieszczania zawiesiny w wodzie (jeżeli nie wykonuje się etapu kruszenia) można wykonywać mokre rozdrabnianie lub dezaglomerację w ultradźwiękach uzyskanej zawiesiny.

Mokre rozdrabnianie wykonuje się przez przepuszczenie zawiesiny przez rozdrabniarkę typu młyna koloidalnego lub rozdrabniarki kulowej.

Dezaglomeracja w ultradźwiękach może być wykonywana przez poddawanie zawiesiny działaniu fal ultradźwiękowych, przy wykorzystaniu sondy ultradźwiękowej wysokiej mocy.

W korzystny sposób, zawiesina wodna (A) jest przygotowywana sposobem wykorzystującym zawiesinę wodną (B) strącanej krzemionki, która została uzyskana przez kruszenie mechaniczne (w kruszarce/mieszarce) filtrowanego ciasta uzyskanego z reakcji strącania krzemionki, reakcji, którą wykonuje się poprzez mieszanie krzemianu metalu alkalicznego M z czynnikiem zakwaszającym.

Wybór czynnika zakwaszającego i krzemianu jest dokonywany według znanych reguł.

Wykorzystuje się jako czynnik zakwaszający zasadniczo jeden silny kwas mineralny, taki jak kwas siarkowy, kwas azotowy lub kwas chlorowodorowy albo kwas organiczny, taki jak kwas octowy, kwas mrówkowy lub kwas węglowy.

Czynnik zakwaszający może być rozpuszczony lub skoncentrowany; jego normalność powinna być z przedziału 0,4-36 N, a na przykład z przedziału 0,6-1,5 N.

W szczególności, w przypadku gdy czynnikiem zakwaszającym jest kwas siarkowy, jego koncentracja jest w korzystnym przypadku zawarta w przedziale 40-180 g/1, a na przykład w przedziale 60-130 g/1.

Jako krzemian można zastosować każdy typ krzemianu, taki jak metakrzemiany, dwukrzemiany, a najlepiej krzemiany metali alkalicznych M, gdzie M jest sodem lub potasem.

Krzemian metalu alkalicznego M posiada zazwyczaj koncentrację (wyrażoną w S1O2) z przedziału 40-330 g/1, na przykład z przedziału 60-300 g/1, w szczególności z przedziału 60-250 g/1.

Generalnie jako czynnik zakwaszający wykorzystuje się kwas siarkowy, a jako krzemian - krzemian sodu.

W przypadku, gdy wykorzystuje się krzemian sodu, posiada on stosunek wagowy SiO2/Na2O z przedziału 2-4, w szczególności z przedziału 3,0-3,7.

Zgodnie z pierwszym korzystnym sposobem realizacji, ciasto filtracyjne jest uzyskiwane w poniższy sposób, zgodnie z którym: (A) wykonuje się strącanie krzemionki w reakcji krzemianu metalu alkalicznego M z czynnikiem zakwaszającym, w której: (i) tworzy się podstawowy roztwór początkowy zawierający przynajmniej część całkowitej ilości krzemianu metalu alkalicznego M biorącego udział w reakcji oraz elektrolit, przy czym stężenie krzemianu, w przeliczeniu na SiO2, w podstawowym roztworze początkowym jest mniejsze od 100 g/1, a stężenie elektrolitu w podstawowym roztworze początkowym jest mniejsze od 17 g/1, (ii) dodaje się do podstawowego roztworu początkowego czynnik zakwaszający do uzyskania wartości średniej pH, w przybliżeniu równej 7, (iii) dodaje się czynnik zakwaszający do środowiska reakcji i ewentualnie, jednocześnie pewną ilość krzemianu metalu alkalicznego Μ; (B) wykonuje się filtrację mieszanki reakcyjnej w taki sposób, by uzyskać ciasto filtracyjne o zawartości substancji suchej z przedziału 8-40% wagowych. Niewielkie początkowe stężenie krzemianu i elektrolitu w początkowym roztworze podstawowym jest tutaj ważnym czynnikiem.

W niniejszym sposobie realizacji wykonuje się następujące kroki.

Przygotowuje się początkowy roztwór podstawowy zawierający mieszankę krzemianu i elektrolitu. Ilość obecnego w początkowym roztworze podstawowym krzemianu albo może

182 815 być równa całkowitej ilości wykorzystywanej w reakcji, albo może być jedynie częścią ilości całkowitej.

Przez elektrolit należy rozumieć wszystkie substancje jonowe i cząsteczkowe, które, będąc w roztworze, rozkładają się lub dysocjują tworząc jony lub naładowane cząstki.

W szczególności stosuje się grupę soli metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych, korzystnie sól metalu M krzemianu wyjściowego i czynnik zakwaszający, na przykład siarczan sodu w przypadku reakcji krzemianu sodu z kwasem siarkowym.

Zgodnie z główną cechą tego sposobu realizacji, początkowe stężenie elektrolitu w początkowym roztworze podstawowym jest (będąc wyższe od 0 g/1) niższe od 17 g/1, a najlepiej niższe od 14 g/1.

Zgodnie z podstawową cechą tego przykładu realizacji, początkowe stężenie krzemianu w początkowym roztworze podstawowym jest (będąc wyższą od 0 g S1O2 na litr) mniejsze od 100 g S1O2 na litr. W korzystnym przypadku, stężenie to jest mniejsze od 80 g/1, w szczególności od 70 g/1.

Drugi etap składa się z dodania czynnika zakwaszającego do początkowego roztworu podstawowego mieszaniny opisanej powyżej.

Dodatek ten sprowadza środowisko reakcji do średniego poziomu pH, który wynosi około 7, a zasadniczo jest zawarty pomiędzy 7 i 8.

Po osiągnięciu tej wartości, w przypadku gdy mieszanka reakcyjna nie wykorzystała całej ilości krzemianu stosowanego do reakcji, korzystne jest jednoczesne dodawanie czynnika zakwaszającego i pozostałej ilości krzemianu.

Reakcja strącania krzemionki jest uważana za zakończoną, gdy została użyta cała przeznaczona ilość krzemianu.

Korzystne jest na końcu strącania i przed wspomnianym dodaniem, zrealizowanie dojrzewania w środowisku reakcji, przy czym dojrzewanie to może trwać na przykład od 5 minut do 1 godziny.

We wszystkich przypadkach możliwe jest (przy początkowym wprowadzeniu do reakcji całej ilości krzemianu albo tylko jego części), po strąceniu, w ewentualnym późniejszym etapie, dodanie do środowiska reakcji dodatkowej ilości czynnika zakwaszającego. To dodanie wykonuje się w celu uzyskania wartości pH z przedziału 3-6,5, a najlepiej z przedziału 4-6,5.

Temperatura środowiska reakcji jest zawarta w przedziale 70-98°C, ewentualnie 8095°C. Zgodnie z innym wariantem, końcowa temperatura reakcji jest wyższa niż początkowa temperatura reakcji, na początku utrzymuje się temperaturę w przedziale 70-95°C, a następnie zwiększa się ją najlepiej co kilka minut, do temperatury z przedziału 80-98°Ć, która jest utrzymywana do końca reakcji.

Po zakończeniu operacji, które zostały opisane, uzyskuje się środowisko reakcji w postaci zawiesiny krzemionki.

Etap (B) pierwszego korzystnego sposobu realizacji składa się z filtrowania zawiesiny krzemionki, w taki sposób, by uzyskać ciasto filtracyjne o zawartości masy suchej z przedziału 8-40% wagowych.

Filtrowanie może być wykonywane dowolną odpowiednią metodą na przykład przez filtr pasowy, obrotowy filtr próżniowy lub najlepiej prasą filtracyjną.

Ciasta filtracyjne uzyskane z prasy filtracyjnej posiadają zazwyczaj większą zawartość substancji suchej.

Należy zauważyć, że wcześniej wspomniana strącona krzemionka Si może być przygotowywana przez osuszenie przez atomizację, najlepiej z wykorzystaniem atomizera dyszowego, z uzyskanego ciasta filtracyjnego (w szczególności z filtracji ciśnieniowej), przy czym ciasto to powinno bezpośrednio po osuszeniu mieć zawartość substancji suchej co najwyżej 24% wagowych (najlepiej co najwyżej 23% wagowych) i co najmniej 18% wagowych (najlepiej więcej niż 20% wagowych). Wspomniane ciasto mogło być poddane, przed osuszeniem, kruszeniu mechanicznemu i ewentualnie chemicznemu, o czym wcześniej wspomniano.

Zgodnie z drugim korzystnym sposobem realizacji, ciasto filtracyjne jest uzyskiwane zgodnie ze sposobem, w którego skład wchodzi: (A) strącanie krzemionki, pod wpływem reakcji krzemianu metalu alkalicznego M z czynnikiem zakwaszającym, w tym celu: (i) przy

182 815 gotowuje się początkowy roztwór podstawowy zawierający część całej ilości krzemianu metalu alkalicznego M biorącego udział w reakcji, o stężeniu krzemianu (w przeliczeniu na S1O2) mniejszym od 20 g/1, (ii) dodaje się czynnik zakwaszający do początkowej mieszanki do momentu, aż mniej niż 5% ilości M2O obecnej w początkowym roztworze podstawowym zostanie zobojętnione, (iii) dodaje się do środowiska reakcji jednocześnie czynnik zakwaszający i pozostałą część krzemianu metalu alkalicznego M w taki sposób, by stosunek ilości dodanego krzemianu (w przeliczeniu na S1O2) do ilości krzemianu obecnego (w przeliczeniu na S1O2), nazywanego współczynnikiem konsolidacji, pozostawał większy od 4 i mniejszy od 100; (B) filtracja mieszanki reakcyjnej w taki sposób, by uzyskać ciasto filtracyjne o zawartości substancji suchej z przedziału 8-40% wagowych.

Bardzo małe początkowe stężenie krzemianu w początkowym roztworze podstawowym, jak również odpowiednia wielkość współczynnika konsolidacji w czasie etapu jednoczesnego dodawania, są tutaj najistotniejszymi czynnikami.

W tym sposobie realizacji postępuje się w następujący sposób.

W początkowym roztworze podstawowym, tworzy się ośrodek zawierający krzemian. Ilość obecnego na początku krzemianu stanowi w korzystnym przypadku jedynie część całkowitej ilości krzemianu przewidzianego do reakcji.

Zgodnie z podstawowymi własnościami tego przykładu realizacji, początkowe stężenie krzemianu w początkowym roztworze podstawowym, jest (będąc większe od 0 g SiO2 na litr) mniejsze od 20 g SiO2 na litr.

To stężenie może wynosić co najwyżej 11 g/1, a ewentualnie co najwyżej 8 g/1.

Jeśli później wykonywane filtrowanie jest realizowane w prasie filtracyjnej, stężenie to może wynosić co najmniej 8 g/1, w szczególności zaś jest z przedziału 10-15 g/1.

Początkowy roztwór podstawowy może zawierać elektrolit. Tym niemniej, korzystne jest, by nie był stosowany żaden elektrolit; w szczególności początkowo w roztworze nie jest wskazany żaden elektrolit.

Drugi etap składa się z dodania czynnika zakwaszającego do początkowego środowiska reakcji w takiej ilości, by przynajmniej 5%, a najlepiej przynajmniej 50% ilości M2O obecnego w początkowym środowisku zostało zobojętnione.

Po osiągnięciu żądanej wartości zneutralizowanej ilości M2O, wykonuje się jednoczesne dodawanie (etap (iii)) czynnika zakwaszającego i części krzemianu metalu alkalicznego M w takiej ilości, by stosunek konsolidacji, to znaczy stosunek ilości dodanego krzemianu metalu alkalicznego (w przeliczeniu na SiO2) do ilości początkowej krzemianu metalu alkalicznego (w przeliczeniu na S1O2), pozostał większy od 4 i co najwyżej równy 100.

Zgodnie z wariantem sposobu, wykonuje się jednoczesne dodanie czynnika zakwaszającego i takiej części krzemianu metalu alkalicznego M, by stosunek konsolidacji był zawarty w przedziale 12-100, korzystnie w przedziale 12-50, w szczególności w przedziale 13-40.

Zgodnie z innym wariantem realizacji, wykonuje się jednoczesne dodawanie czynnika zakwaszającego i części krzemianu metalu alkalicznego M, tak by współczynnik konsolidacji był większy niż 4 i mniejszy niż 12, najlepiej zawarty pomiędzy 5-11,5, w szczególności zaś pomiędzy 7,5-11. Ten wariant jest zasadniczo realizowany, gdy początkowa koncentracja krzemianu w początkowym roztworze podstawowym wynosi przynajmniej 8 g/1, w szczególności 10-15 g/1, na przykład 11-15 g/1.

W korzystny sposób, w czasie całego etapu (iii), ilość dodawanego czynnika zakwaszającego jest taka, że od 80 do 99%, na przykład od 85 do 97% ilości M2O jest zobojętnione.

W etapie (iii) możliwe jest wykonywanie jednoczesnego dodawania czynnika zakwaszającego i krzemianu przy wartości pHi, a następnie przy wartości pH2, gdzie 7<pH2<pHi<9.

Uważa się, że reakcja strącania jest zakończona gdy została dodana cała pozostała ilość krzemianu.

Korzystne jest również przeprowadzenie dojrzewania po etapie wspomnianego jednoczesnego dodawania, na przykład trwającego od 1 do 60 minut, w szczególności od 5 do 30 minut.

Jest więc pożądane po strącaniu w późniejszym etapie, w szczególności po ewentualnym dojrzewaniu dodanie do środowiska reakcji dodatkowej ilości czynnika zakwaszającego.

182 815

To dodawanie wykonuje się zasadniczo do uzyskania wartości pH z przedziału 3-6,5, najlepiej z przedziału 4-5,5. Umożliwia to neutralizację całej ilości M2O dodanego w etapie (iii).

Czynnik zakwaszający stosowany przy tym dodawaniu jest identyczny z wykorzystanym w etapie (iii).

Temperatura ośrodka reakcyjnego wynosi od 60 do 98°C.

Korzystne jest dodawanie składnika reakcyjnego w etapie (ii) do spodu naczynia w temperaturze od 60 do 96°C.

Zgodnie z jednym wariantem, reakcja jest wykonywana w stałej temperaturze z przedziału 75-96°C. Zgodnie z innym wariantem, końcowa temperatura reakcji jest wyższa niż początkowa temperatura reakcji. Na początku utrzymuje się temperaturę w przedziale 70-96°C, a następnie zwiększa się ją, najlepiej co kilka minut, do temperatury z przedziału 80-98°C, która jest utrzymywana do końca reakcji.

Po zakończeniu wcześniej opisanych operacji uzyskuje się zawiesinę krzemionki.

Etap (B) drugiego sposobu realizacji składa się z filtrowania zawiesiny krzemionki w taki sposób, by uzyskać ciasto filtracyjne o zawartości substancji suchej z przedziału 8-40% wagowych.

Jeśli filtrowanie może odbywać się dowolną odpowiednią metodą (na przykład przez filtr ciśnieniowy, filtr pasowy lub próżniowy filtr obrotowy), korzystne jest wykonanie filtrowania w prasie filtracyjnej, na przykład gdy początkowe stężenie krzemianu w początkowym roztworze podstawowym wynosi przynajmniej 8 g/1 (i jest mniejsze od 20 g/1), w szczególności 10-15 g/1, na przykład 11-15 g/1.

Należy zauważyć, że wcześniej wspomniane strącane krzemionki od S2 do S5 mogą być przygotowane poprzez osuszenie przez atomizację, najlepiej w atomizerze dyszowym (generalnie, jeśli chce się uzyskać formę kul zasadniczo sferycznych) lub w atomizerze turbinowym (generalnie, jeśli chce się uzyskać postać proszku), otrzymane ciasto (generalnie, przez filtrowanie ciśnieniowe, jeśli chce się uzyskać postać zasadniczo sferycznych kulek lub przez próżniowe obrotowe filtrowanie, jeśli chce się uzyskać postać proszku); mogło być poddane, przed osuszeniem, mechanicznemu kruszeniu i ewentualnie chemicznemu, jak to zostało wspomniane.

Jeśli przeznaczone do suszenia ciasto zawiera substancję suchą w ilości 15% wagi, korzystne jest suszenie za pomocą atomizera dyszowego; w przypadku gdy zawartość ta nie przekracza 15% wagi, korzystne jest suszenie przy pomocy atomizera turbinowego.

Strącone krzemionki od S2 do S5 mogą być uzyskane w postaci granulatu poprzez poddanie dezaglomeracji (a mianowicie bezpośredniemu ściśnięciu, granulacji metodą mokrą, wyciskaniu lub najlepiej ściskaniu na sucho) produktu suchego (w szczególności począwszy od ciast o zawartości substancji suchej nie większej od 15% wagi).

Zawiesiny wodne (A) uzyskane z tych dwóch korzystnych sposobów realizacji, wcześniej opisanych, dają najlepsze rezultaty w przypadku wylewania zaprawy lub betonu.

W tych dwóch korzystnych sposobach realizacji, ciasto filtracyjne może być myte w wodzie, jeśli jest to konieczne, w szczególności w celu wyeliminowania soli metali alkalicznych M uformowanych w czasie reakcji strącania. Na przykład, w przypadku strącania w obecności krzemianu sodu i kwasu siarkowego, można izolować po zakończeniu etapu (B) ciasto o zawartości Na2SO4 mniejszej niż 1,5% wagowych.

Należy zauważyć, że ewentualnie można wykonać operację odwrotną do zarabiania ciasta filtracyjnego w celu zwiększenia zawartości substancji suchej do żądanej wartości z przedziału 8-40%. Operacja ta składa się z dodania do ciasta krzemionki w postaci stałej (krzemionki sproszkowanej) w wystarczającej ilości; w szczególności krzemionka ta może być uzyskana przez osuszenie, na przykład przez atomizację części ciasta. Można również uzyskać sproszkowaną krzemionkę poprzez wykonanie klasycznego osuszania po umyciu w rozpuszczalnikach organicznych.

Zawiesina wodna (A) jest więc z korzyścią przygotowywana sposobem wykorzystującym zawiesinę wodną (B) strąconej krzemionki, ta zawiesina (B) została uzyskana przez mechaniczne kruszenie ciasta filtracyjnego krzemionki, uzyskanego zgodnie z jednym z dwóch wcześniej opisanych przykładów realizacji.

182 815

Można wraz z kruszeniem mechanicznym zastosować kruszenie chemiczne, wprowadzając na przykład do kruszarki/mieszarki glinian sodu i najkorzystniej, zasadniczo jednocześnie, kwas (w szczególności kwas nieorganiczny, taki jak kwas siarkowy), tak by pH zawiesiny (B) pozostało w przedziale 6-7, a stosunek wagowy Al/SiCb wynosił 1000-3300 ppm. Można również wykonać mechaniczne kruszenie po jednokrotnym wykonaniu tego dodania.

Po etapie kruszenia można wykonać rozdrabnianie na mokro lub dezaglomerację ultradźwiękową uzyskanej zawiesiny.

Rozdrabnianie na mokro i dezaglomeracja ultradźwiękowa są wykonywane we wcześniej opisany sposób.

Przed wykonaniem dezaglomeracji ultradźwiękowej zawiesina może być poddana mechanicznemu mieszaniu.

Zawiesina wodna (B) strąconej krzemionki, przygotowana z ciasta filtracyjnego, uzyskanego zgodnie z jednym z dwóch korzystnych wcześniej opisanych sposobów, przed rozdrabnianiem na mokro lub dezaglomeracją ultradźwiękową jest na przykład zawiesiną o zawartości substancji suchej z przedziału 10-40% wagowych, jej lepkość mierzona przy ścinaniu 50 s-1 w czasie 1 minuty, jest mniejsza od 0,04 Pa s, w szczególności mniejsza od 0,02 Pa -s, a zawartość krzemionki w masie po odwirowaniu zawiesiny z prędkością 7500 obr/min przez 3 minuty wynosi ponad 50%, w szczególności ponad 60%, na przykład 70%, a najlepiej ponad 90% wagowych krzemionki zawartej w zawiesinie (ilość mierzona po osuszeniu, przebywająca w temperaturze 160°C aż do uzyskania stałej wagi materii).

Inna zawiesina wodna (B) strąconej krzemionki, stosowana w sposobach przygotowania zawiesiny wodnej (A) i posiadająca opisane powyżej własności może ewentualnie być uzyskana poprzez przekształcenie ciasta filtracyjnego, wykorzystywanego w dwóch korzystnych, opisanych powyżej sposobach realizacji, przy czym przekształcenie to wykonuje się następująco: (a) myje się w rozpuszczalniku organicznym i suszy się tak umyte ciasto w celu uzyskania krzemionki w postaci sproszkowanej; (b) umieszcza się w wodzie (tworząc zawiesinę) pewną ilość wspomnianej krzemionki w postaci sproszkowanej tak, że zawartość substancji suchej w zawiesinie wodnej (B) wytrąconej krzemionki będzie zawarta w przedziale 10-40% wagowych.

Mycie w rozpuszczalnikach organicznych umożliwia przemieszczenie wody w porach ciasta. W najkorzystniejszym przypadku stosuje się rozpuszczalniki polarne, głównie eter i etanol, które mogą być użyte wymieszane.

W szczególności można wykonać: pierwsze mycie w etanolu; drugie mycie mieszaniną etanol/eter 50/50; trzecie mycie w eterze.

Umyte ciasto może być suszone, na przykład w powietrzu otoczenia. Uzyskuje się zawartość wolnej wody całkowicie porównywalną z przypadkiem suszenia przez atomizację.

Niniejszy rodzaj suszenia może umożliwić utrudnienie zapadania się porów powodowane działaniem sił kapilarnych w czasie suszenia.

Tak więc otrzymuje się krzemionkę (w postaci sproszkowanej) o małym stopniu skupienia, o porowatości (mierzonej przez rtęciowy miernik porowatości) dużo większej niż porowatość uzyskana techniką suszenia przez atomizację.

Generalnie ta krzemionka przyczynia się (jeśli jest wprowadzana do wody w celu uzyskania zawiesiny w takiej ilości by zawartość substancji suchej w zawiesinie wynosiła 1040% wagowych) do powstania zawiesin wodnych strąconej krzemionki o mniejszej lepkości niż zawiesiny uzyskiwane przez zmieszanie z wodą, krzemionki uzyskanej klasycznie, metodą suszenia przez atomizację.

Postać żelu, jaką zawiesina wodna (A) przybiera po pewnym czasie, umożliwia uniknąć problemów związanych z sedymentacją lub dekantacją produktu, zapewniając stabilność przez liczne tygodnie i miesiące (na przykład 3 miesiące); żel ten jest odwracalny pod wpływem lekkiego ścinania: jest utrzymywany pod małym naciskiem i przekształca się w jednorodną zawiesinę o małej lepkości i łatwo pompowalną, w szczególności przez klasycznie wykorzystywane urządzenia do wylewania. Dodanie tego elementu do procedury wylewania według wynalazku nie wymaga zastosowania żadnego specjalnego urządzenia, lecz może być realizowane przy wykorzystaniu klasycznej aparatury, co nie prowadzi do zwiększenia kosztów.

182 815

Inne zalety sposobu według wynalazku, w szczególności sposobu wylewania metodą mokrą są opisane poniżej.

Sposób wylewania betonu lub zaprawy według wynalazku może być stosowany do wszystkich typów powierzchni lub podłoża. Znajduje on szczególnie zastosowanie w dziedzinie konstrukcji tuneli, jak również w przypadku fundamentowanych ogrodzeń takich jak ścianki zabezpieczające przy robotach ziemnych, ścian utrzymujących, stabilizacji skarp.

Zastosowanie zawiesiny wodnej (A), takiej jak wcześniej opisano, nie czyni potrzebnym stosowania przyspieszaczy wiązania, które zazwyczaj mają własności silnie alkaliczne. Oczywiście zastosowanie przyspieszacza wiązania (na przykład w postaci ciekłej) mieści się w ramach wynalazku; może być on wprowadzany tuż przed lub na poziomie zespołu do wylewania, na przykład za pomocą pompy dozującej (zasadniczo innej od pompy ewentualnie stosowanej do zawiesiny wodnej (A)); taki przyspieszacz jest stosowany jedynie w niewielkich ilościach.

Higiena i bezpieczeństwo pracy, szczególnie dla pracownika realizującego sposób wylewania według wynalazku, są poprawione z powodu niewielkiej aktywności zawiesiny wodnej (A), szczególnie gdy zawiera ona jako związki glinu siarczan glinu.

Zastosowanie zawiesiny wodnej (A) w sposobie według wynalazku umożliwia ponadto znacznie zredukować straty przy wylewaniu spowodowane przez odbijanie się betonu (co również wiąże się z poprawą bezpieczeństwa pracy pracowników wylewających beton lub zaprawę) i pozwala na uzyskanie bardzo grubych warstw betonu lub zaprawy; zastosowanie sposobu według wynalazku daje więc wyraźne korzyści produkcyjne.

W efekcie możliwe jest uzyskanie odbojności mniejszej od 5%, a grubość wylewanej warstwy może osiągać przynajmniej od 30 do 60 cm w przypadku ścian pionowych oraz przynajmniej od 15 do 20 cm w przypadku zwieńczeń.

To zmniejszenie strat wylewania powodowanych przez odbojność i to zwiększenie wylewanej warstwy jest przykładem na poprawę przylegania (aspekt „klejący”) wylewanego betonu lub zaprawy.

Zaletą wynalazku jest możliwość zwiększenia grubości wylewanej warstwy i zmniejszenia odbojności.

Ponadto, zastosowanie zawiesiny wodnej (A) w sposobie według wynalazku, generalnie przy niestosowaniu żadnego przyspieszacza wiązania nie pogarsza własności mechanicznych wylanego betonu lub zaprawy; przeciwnie, stwierdza się, że prowadzi to do lepszych własności wytrzymałości na ściskanie po 28 dniach. Generalnie, uzyskuje się 80% wytrzymałości na ściskanie betonu nie przyspieszanego i wartości 45 MPa dla betonu typu CEM I 52.5 (pomiary wykonane na rdzeniach betonowych).

Uzyskanie w odpowiednim czasie własności mechanicznych, jak również wyżej opisanych własności, umożliwia w szczególności uzyskanie betonu konstrukcyjnego do realizacji pierścieni wsporczych w tunelach, przy czym uzyskana konstrukcja stanowi korzystną i tańszą alternatywę dla konstrukcji wykonywanych jako zakrzywione lub przez wylewanie betonu.

Poprzednie zalety są uzyskiwane jeśli stosuje się taką ilość zawiesiny wodnej (A), że ilość (wagowo) wykorzystywanej krzemionki (w przeliczeniu na krzemionkę bezwodną) jest zawarta w przedziale od 0,5 do 5%, w szczególności w przedziale 0,5-2,5%, w stosunku do wagi wykorzystywanego cementu oraz/albo ilość wagowa związków glinu, na przykład siarczanu glinu, jest zawarta w przedziale (wyrażona w związkach glinu bezwodnych) 0,2-8%, w szczególności w przedziale 0,2-3%, w stosunku wagowym do cementu.

W przypadku, gdy zastosowana ilość związków glinu, głównie siarczanu glinu (wyrażona w produktach bezwodnych) jest większa od 0,5%, najlepiej z przedziału 1,5-6%, a w szczególności z przedziału 2-4% (na przykład z przedziału 2-3%) w stosunku do ilości wagowej cementu, obserwuje się szybkie twardnienie wylanej warstwy umożliwiające pracę przy pełnym bezpieczeństwie, na przykład pod sklepieniem, już po kilku godzinach po wylaniu; uzyskuje się więc większe początkowe wartości odporności na ściskanie, na przykład przynajmniej od 2 do 4 MPa po 3 godzinach, w temperaturze wyższej lub równej 10°C (zastosowanie do betonów lub zapraw zwanych strukturalnymi, na przykład do realizacji pierścieni wsporczych w tunelach).

182 815

W przypadku, gdy ilość zastosowanych związków glinu, w szczególności siarczanu glinu (wyrażona w produktach bezwodnych) wynosi co najwyżej 0,5%, na przykład 0,2-0,45%, w stosunku do wagi cementu, własności tiksotropowe i plastyczne wylewanej mieszanki są utrzymywane ponad 0,5 godziny (najlepiej przez 2 godziny) po wylaniu (zastosowanie do uzyskiwania betonu i zaprawy w tynkarstwie).

Własności kinetyczne wiązania betonu lub zaprawy są regulowane, głównie w zależności od ilości zastosowanych związków glinu.

Stosunek wagowy woda/cement (E/C) mieszanki wychodzącej z zespołu wylewniczego jest zasadniczo z przedziału 0,45-0,60, a najlepiej z przedziału 0,47-0,54 (woda hydratyzacji kruszywa jest zawarta w E).

Wynalazek nie ogranicza się do żadnego typu cementu; można stosować wszystkie cementy powszechnie wykorzystywane przy wylewaniu betonu lub zaprawy, na przykład cement typu PORTLAND.

Poniższe przykłady ilustrują wynalazek, nie ograniczając jego zakresu.

Przykład 1. W betonowni przygotowuje się mieszankę betonu zarobowego, ewentualnie mieszankę zaprawy, mieszając wypisane poniżej składniki zgodnie z następującą procedurą: dla betonu, wprowadzanie do mieszarki 1015 kg/m³ piasku 0,4 mm, 175 kg/m³ żwiru 4/8 mm, 785 kg/m³ kruszywa 8/16 mm (dla zaprawy odpowiednio kruszywo drobne), dodanie 425 kg/m³ cementu Portland o wysokiej wytrzymałości (odpowiadającego europejskiej normie CEM I 52,5); homogenizacja (przez zmieszanie) otrzymanej mieszanki suchej w czasie 120 sekund; dodanie określonej ilości wody, tak by stosunek E/C w uzyskanej mieszance wynosił 0,43-0,50; dodanie 4,25 kg/m³ upłynniacza (sprzedawanego przez firmę SIKA pod nazwą SIKATARD 902); homogenizacja (przez mieszanie) uzyskanej mieszanki mokrej w czasie 120 sekund.

Transportuje się mieszankę z betonowni do betoniarki samochodowej. Następnie, na placu budowy, wprowadza się ją do maszyny do wylewania SCHWING; następnie pompa tłokowa transportuje mieszankę, przez rurę, do dyszy do wylewania. Ta dysza jest zasilana sprężonym powietrzem (powietrzem napędowym). Do mieszanki zarobowej wprowadza się, na poziomie spustu, zawiesinę wodną G3 lub G5, lub G6, lub G7, lub G8. Sposób przygotowania wymienionych zawiesin opisano kolejno w poniższych przykładach.

Natężenie przepływu zawiesiny wodnej jest związane z natężeniem przepływu mieszanki zarobowej w taki sposób, by uzyskać stosunki wagowe krzemionki (bezwodnej) do cementu (Rl) i siarczanu glinu (bezwodnego) do cementu (R2) wymienione w poniższej tabeli, która pokazuje również wartości wytrzymałości mechanicznej uzyskane po 3 godzinach [RC(3h)] i po 28 dniach [RC(28j)].

Tabela

Zawiesina	Rl (%)	R2 (%)	E/C (przy wylewaniu)	RC (3h) (MPa)	RC (28j) (MPa)
G3	1,0	0,5	0,490	0,7	50,0
G5	1,8	2,1	0,516	2,0	50,0
G6	1,0	2,6	0,500	4,0	47,0
G7	1,0	2,3	0,500	3,0	45,0
G8	1,0	2,7	0,500	5,0	45,0

Uzyskuje się więc zwiększone wartości wytrzymałości po 28 dniach.

Ponadto uzyskuje się w przypadku zawiesin G5, G6, G7 i G8 zwiększone początkowe wartości wytrzymałości na ściskanie; w przypadku zawiesiny G3 stwierdza się, że uzyskany beton jest bardziej plastyczny.

Dla wszystkich wykonywanych wylewów stwierdza się: silne przyleganie betonu do ścianki, co jest związane z odbojnością mniejszą od 5%; grubość wylewanej warstwy - 40 cm w przypadku ścianki pionowej i 50 cm w przypadku zwieńczenia.

182 815

Przykład 2. Przygotowuje się ciasto strąconej krzemionki G1 w następujący sposób.

Do nierdzewnego reaktora stalowego wyposażonego w system mieszający, wykorzystujący śrubę i ogrzewanie poprzez podwójną osłonę, wprowadza się: 346 litrów wody, 7,5 kg Na2SO4 (elektrolit), 587 litrów wodnego krzemianu sodowego o stosunku wagowym SiO2/Na2O równym 3,50 i gęstości w 20°C równej 1,133.

Stężenie krzemianu (w przeliczeniu na S1O2) w początkowym roztworze podstawowym wynosi więc 85 g/1. Mieszanka jest utrzymywana w temperaturze 79°C przy ciągłym mieszaniu. Następnie do mieszanki wprowadza się 386 litrów rozcieńczonego kwasu siarkowego o gęstości przy 20°C równej 1,050, aż do uzyskania wartości pH równej 8 (mierzone przy temperaturze ośrodka). Temperatura ośrodka reakcyjnego wynosi 79°C przez pierwszych 25 minut, następnie jest podnoszona do 86°C w 15 minut, w której to temperaturze jest utrzymywana aż do końca reakcji.

Po osiągnięciu pH równego 8, wprowadza się wspólnie do środowiska reakcji 82 litry wodnego krzemianu sodowego o stosunku wagowym SiO2/Na2O równym 3,50 i gęstości w 20°C równej 1,133 oraz 131 litrów kwasu typu wcześniej opisanego.

Jednoczesne wprowadzanie kwasu i krzemianu jest realizowane w taki sposób, by pH środowiska reakcji pozostawało stale równe 8 ± 0,1. Po wprowadzeniu całej ilości krzemianu kontynuuje się wprowadzanie rozcieńczonego kwasu przez 9 minut tak, by pH środowiska reakcji obniżyło się do wartości równej 5,2. Przerywa się wówczas dodawanie kwasu i utrzymuje się mieszankę reakcyjną przez 5 minut pod wpływem ciągłego mieszania. Całkowity czas reakcji wynosi 118 minut. Uzyskuje się roztwór krzemionki strąconej, który jest filtrowany i myty za pomocą prasy filtracyjnej tak, że uzyskuje się ciasto G1 krzemionki, którego strata bezzwrotna wynosi 78% (a więc zawartość substancji suchej wynosi wagowo 22%), a zawartość Na₂SO₄ wynosi 1% wagowych.

Przykład 3. Wprowadza się do kruszarki mieszarki CELLIER 4 kg ciasta G1 przygotowanego w przykładzie 1 (uzyskanego przez filtrowanie ciśnieniowe i posiadającego zawartość substancji suchej równą 22% i zawartość Na2SO₄ równą 1% wagowych), wstępnie utrzymywanego w temperaturze 60°C.

Następnie jednocześnie wprowadza się, w czasie deflokulacji, do ciasta 13,1 ml roztworu glinianu sodu (o zawartości AI2O3 równej 22% wagowych i zawartości Na2O równej 18% wagowych, przy gęstości 1,505) i 7,47 ml roztworu kwasu siarkowego o 80 g/1 (gęstość - 1,505) w taki sposób, by utrzymywać wartość pH równą 6,5. Stosunek wagowy Al/SiO2 wynosi około 2600 ppm. Pozostawia się do dojrzewania przez 20 minut wykonując deflokulację mechaniczną. Uzyskana zawiesina G2 krzemionki ma następujące własności: lepkość 0,06 Pa · s (mierzona przy ścinaniu 50 s-1 w czasie jednej minuty); granulowatość taka, że dl0 = 5 mm, d50 = 19 mm, d90 = 60 mm. Po tygodniu składowania obserwuje się tworzenie się na spodzie zbiornika przechowującego nadmiernego osadu, trudnego lub niemożliwego do rozproszenia; zwiększenie lepkości zawiesiny, wynosi ona 0,45 Pa · s (mierzona przy ścinaniu 50 s-1 w czasie jednej minuty).

Przykład 4. Ikg zawiesiny G2 przygotowanej w przykładzie 2 (wcześniej poddanej kruszeniu), o zawartości materii suchej równej 22% wagowych jest umieszczany w mieszarce mechanicznej RAYNERI wyposażonej w łopatkę. Dorzuca się do niej, przy ciągłym mechanicznym mieszaniu (prędkość obrotowa łopatki - 500 obrotów na minutę), 220 gram uwodnionego siarczanu glinu AL2(SO₄)3 · 14 H2O w postaci proszku, przez 3 minuty. Kontynuuje się mieszanie przez 15 minut. Uzyskuje się jednorodną zawiesinę G3 o następujących własnościach: pH - 3,25; zawartość substancji suchej - 28,4% wagowych; zawartość krzemionki (liczona w krzemionce bezwodnej) - 18,0% wagowych; zawartość siarczanu glinu (liczona w bezwodnym siarczanie glinu) -10,4.

Ponadto, po 2 godzinach wspomniana zawiesina nabiera masy i przyjmuje postać żelu.

Po tygodniu przechowywania, przekształca się żel, pod wpływem ścinania 500 s-1 w czasie jednej minuty, w jednorodną mieszankę o lepkości (Vr) mierzonej przy ścinaniu 50 s-1 w czasie jednej minuty, o wartości 0,25 Pa · s.

Zawiesina jest pozostawiona na miesiąc i ponownie po dwóch godzinach przekształca się w żel. Po miesiącu przechowywania, przekształca się żel, pod wpływem lekkiego miesza

182 815 nia (500 s-1 w czasie jednej minuty), w zawiesinę posiadającą zasadniczo te same własności co zawiesina utrzymana przez przejście od żelu do zawiesiny po tygodniu.

Przykład 5. Do komory rozdrabniarki NĘTZCH LME1 wprowadza się 2 litry zawiesiny G2 przygotowanej w przykładzie 2 (poddanej wstępnemu kruszeniu), o zawartości substancji suchej wynoszącej 22% wagowych, z prędkością 0,083 litry/minutę; współczynnik wypełniania komory kulkami glinu (średnica: 0,6-1 mm) wynosi 75%, a prędkość obrotowa ramienia wynosi 2000 obrotów na minutę.

Po zakończeniu tego etapu rozdrabniania na mokro uzyskuje się zawiesinę G4 o następujących własnościach: lepkość - 0,016 Pa · s (mierzona przy ścinaniu 50 s-1 w czasie jednej minuty); granulowatość taka, że dlO = 1,13 mm, d50 = 2,1 mm, d90 = 5,4 mm; zawartość materii suchej - 22% wagi.

Przykład 6. Ikg zawiesiny G4 przygotowanej w etapie 4, o zawartości substancji suchej równej 22% wagowych, jest umieszczany w zbiorniku wyposażonym w mieszarkę mechaniczną RAYNERI zawierającą łopatkę. Dorzuca się do niej, przy ciągłym mieszaniu mechanicznym (prędkość obrotu łopatki - 500 obrotów na minutę), 440 gram uwodnionego siarczanu glinu ALjiSO^ · 14 H2O w postaci proszku, przez 3 minuty. Przez piętnaście minut kontynuuje się mieszanie. Uzyskuje się jednorodną zawiesinę G5, o następujących własnościach: pH - 3,05; zawartość substancji suchej - 32,9% wagi; zawartość krzemionki (w przeliczeniu na krzemionkę bezwodną) - 15,3% wagowych; zawartość siarczanu glinu (w przeliczeniu na bezwodny siarczan glinu) - 17,6% wagowych. Ponadto, po 24 godzinach odpoczynku wspomniana zawiesina nabiera masy i przyjmuje postać żelu.

Żel posiada lepkości VI, V2, V3 (mierzone zgodnie ze sposobem określonym w opisie), odpowiednio równe 7,27 Pa · s, 0,20 Pa · s, 0,075 Pa · s.

Po tygodniu przechowywania, przekształca się żel pod wpływem ścinania 500 s-1 w czasie jednej minuty, w jednorodny żel o lepkości (Vr) mierzonej przy ścinaniu 50 s-1 w czasie jednej minuty, o wartości 0,11 Pa · s. Zawiesinę tę pozostawia się do ponownego przekształcenia w żel przez 24 godziny.

Po miesiącu przechowywania przekształca się żel pod wpływem lekkiego mieszania (500 s-1 w czasie jednej minuty), w zawiesinę o zasadniczo tych samych właściwościach co zawiesina odtworzona po jednym tygodniu przechowywania.

Przykład 7. 1 kg zawiesiny G4 przygotowany w przykładzie 4, o zawartości materii suchej równej 22% wagowych jest umieszczany w zbiorniku wyposażonym w mieszarkę mechaniczną RAYNERI, zawierającą łopatkę. Dorzuca się do niej, przy ciągłym mieszaniu mechanicznym (prędkość obrotu łopatki - 500 obrotów na minutę), 100 gram uwodnionego siarczanu glinu AL2(SO4)3 · 14 H2O w postaci proszku, przez 3 minuty. Przez piętnaście minut kontynuuje się mieszanie. Uzyskuje się jednorodną zawiesinę G6, o następujących własnościach: pH - 2,6; zawartość substancji suchej - 36,7% wagowych; zawartość krzemionki (w przeliczeniu na krzemionkę bezwodną) - 11,1% wagowych; zawartość siarczanu glinu (w przeliczeniu na bezwodny siarczan glinu) - 25,6% wagowych. Ponadto, po 24 godzinach wspomniana zawiesina nabiera masy i przyjmuje postać żelu.

Żel posiada lepkości VI, V2, V3 (mierzone zgodnie ze sposobem określonym w opisie), odpowiednio równe 2,5 Pa · s, 0,12 Pa · s, 0,10 Pa · s.

Po tygodniu przechowywania przekształca się żel pod wpływem ścinania 500 s-1 w czasie jednej minuty w jednorodny żel o lepkości (Vr) mierzonej przy ścinaniu 50 s-1 w czasie jednej minuty, o wartości 0,11 Pa · s. Zawiesinę pozostawia się do ponownego przekształcenia w żel przez 24 godziny.

Po miesiącu przechowywania przekształca się żel pod wpływem lekkiego mieszania (500 s-1 w czasie jednej minuty), w zawiesinę o zasadniczo tych samych właściwościach co zawiesina odtworzona po jednym tygodniu przechowywania.

Przykład 8. 1 kg zawiesiny G2 przygotowanej w przykładzie 2 (po wstępnym kruszeniu), o zawartości substancji suchej równej 22% wagowych oraz 100 gram wody są dodawane do 880 gram uwodnionego siarczanu glinu AL2(SO₄)₃ · 14 H2O, rozpuszczonego w temperaturze 110°C w jego wodzie krystalizacyjnej. Dodawanie jest wykonywane przez 15 minut. Uzyskuje się jednorodną zawiesinę G7 o następujących własnościach: pH - 2,6;

182 815 zawartość substancji suchej - 36,7% wagowych; zawartość krzemionki (w przeliczeniu na krzemionkę bezwodną) - 11,1% wagowych; zawartość siarczanu glinu (w przeliczeniu na bezwodny siarczan glinu) - 25,6% wagowych. Ponadto po 24 godzinach wspomniana zawiesina nabiera masy i przyjmuje postać żelu.

Żel posiada lepkości VI, V2, V3 (mierzone zgodnie ze sposobem określonym w opisie), odpowiednio równe 1,8 Pa · s, 0,23 Pa · s, 0,17 Pa · s.

Po tygodniu przechowywania przekształca się żel pod wpływem ścinania 500 s-1 w czasie jednej minuty w jednorodny żel o lepkości (Vr) mierzonej przy ścinaniu 50 s-1 w czasie jednej minuty, o wartości 0,17 Pa · s. Zawiesinę pozostawia się do ponownego przekształcenia w żel przez 24 godziny.

Po miesiącu przechowywania przekształca się żel pod wpływem lekkiego mieszania (500 s-1 w czasie jednej minuty) w zawiesinę o zasadniczo tych samych własnościach co zawiesina odtworzona po jednym tygodniu przechowywania.

Przykład 9. Ikg zawiesiny G2 przygotowanej w przykładzie 2 (po wstępnym kruszeniu), o zawartości substancji suchej równej 22% wagowych oraz 240 gram wody są dodawane do 1020 gram uwodnionego siarczanu glinu AL2(SO4)3 · 14 H2O, rozpuszczonego w temperaturze 110°C w jego wodzie krystalizacyjnej. Dodawanie jest wykonywane przez 15 minut. Uzyskuje się jednorodną zawiesinę G8 o następujących własnościach: pH - 2,4; zawartość substancji suchej - 35,8% wagowych; zawartość krzemionki (w przeliczeniu na krzemionkę bezwodną) - 9,8% wagowych; zawartość siarczanu glinu (w przeliczeniu na bezwodny siarczan glinu) - 26,0% wagowych. Ponadto, po 24 godzinach wspomniana zawiesina nabiera masy i przyjmuje postać żelu.

Żel posiada lepkości VI, V2, V3 (mierzone zgodnie ze sposobem określonym w opisie), odpowiednio równe 1,0 Pa · s, 0,12 Pa · s, 0,09 Pa · s.

Po tygodniu przechowywania przekształca się żel pod wpływem ścinania 500 s-1 w czasie jednej minuty w jednorodny żel o lepkości (Vr), mierzonej przy ścinaniu 50 s-1 w czasie jednej minuty, o wartości 0,09 Pa · s. Zawiesinę pozostawia się do ponownego przekształcenia w żel przez 24 godziny.

Po miesiącu przechowywania przekształca się żel pod wpływem lekkiego mieszania (500 s-1 w czasie jednej minuty) w zawiesinę o zasadniczo tych samych własnościach co zawiesina odtworzona po jednym tygodniu przechowywania.

182 815

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (37)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wylewania warstwy betonu lub zaprawy na powierzchnię, w którym przygotowuje się mieszankę betonu lub zaprawy, zawierającą przynajmniej cement i kruszywo, a następnie przemieszcza się ją wprowadzając do zespołu wylewającego, znamienny tym, że tuż przed zespołem wylewającym, ewentualnie na jego poziomie dodaje się zawiesinę wodną (A) krzemionki i związków glinu, wybranych spośród siarczanu glinu, zasadowych siarczanów glinu, ałunów i mieszanek powyższych związków glinu, przy czym wspomniana zawiesina wodna (A) ma pH mniejsze od 4, a zawartość w niej suchej substancji wynosi od 10 do 50% wagowych i jest to zawiesina występująca, po odleżeniu przez 48 godzin, w postaci żelu, odwracalnego pod wpływem niewielkiego ścinania.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszankę betonu lub zaprawy przygotowuje się metodą suchą.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że przygotowuje się suchą mieszankę betonu lub zaprawy, przemieszcza się ją wprowadzając do zespołu wylewającego, dodaje się do tej mieszanki wodę zarobowąi zawiesinę wodną (A) tuż przed zespołem wylewającym lub na jego poziomie, a następnie wylewa się powstałą mieszankę z zespołu wylewającego na powierzchnię.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że miesza się zawiesinę wodną (A) z wodą zarobową przed dodaniem ich do mieszanki betonowej lub zaprawy.
5. 5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że jako wodę zarobową stosuje się wodę zawartą w zawiesinie (A).
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszankę betonu lub zaprawy przygotowuje się metodą mokrą.
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że przygotowuje się gaszoną mieszankę betonu lub zaprawy, przemieszcza się tę mieszankę wprowadzając ją do zespołu wylewania, dodaje się do mieszanki zarobowej zawiesinę wodną (A) tuż przed zespołem do wylewania lub na jego poziomie, a następnie wylewa się powstałą mieszankę z zespołu do wylewania na powierzchnię.
8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że gaszoną mieszankę przygotowuje się na bazie cementu, kruszywa i wody.
9. 9. Sposób według zastrz. 2 albo 6, znamienny tym, że do mieszanki suchej lub do mieszanki gaszonej dodaje się upłynniacz.
10. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się zawiesinę wodną (A), która ma pH mniejsze od 3,5.
11. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się zawiesinę wodną (A) o zawartości krzemionki w przeliczeniu na krzemionkę bezwodną od 1 do 49% wagowych, korzystnie od 3 do 35% wagowych.
12. 12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się zawiesinę wodną (A) o zawartości glinu w przeliczeniu na bezwodny związek glinu od 1 do 49% wagowych, korzystnie od 3 do 40% wagowych.
13. 13. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 6, albo 12, znamienny tym, że jako związek glinu stosuje się siarczan glinu.
14. 14. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 6, albo 11, znamienny tym, że krzemionkę stosuje się w postaci dymu krzemionkowego, krzemionek strąconych lub ich mieszanek.
15. 15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że krzemionkę stosuje się w postaci przynajmniej jednej krzemionki strąconej.
16. 16. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 6, znamienny tym, że stosuje się zawiesinę wodną (A) występującą, po odleżeniu przez 24 godziny, w postaci żelu, odwracalnego pod wpływem niewielkiego ścinania.

    182 815
17. 17. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 6, znamienny tym, że stosuje się zawiesinę wodną (A) występującą po odleżeniu przez 2 godziny, w postaci żelu, odwracalnego pod wpływem niewielkiego ścinania.
18. 18. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że stosuje się zawiesinę wodną (A) występującą po odleżeniu przez 24 godziny, w postaci żelu o lepkości (VI), mierzonej przy ścinaniu 1 s-1 w czasie 1 minuty, o wartości większej od 0,6 Pa s, korzystnie większej od 1,5 Pa s.
19. 19. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się zawiesinę wodną (A) występującą w postaci żelu takiego typu, że ścinanie 500 s-1 w czasie 1 minuty sprowadza go do zawiesiny (A) o lepkości (Vr), mierzonej przy ścinaniu 50 s-1 w czasie 1 minuty, równej co najwyżej 0,35 Pa s, korzystnie co najwyżej 0,30 Pa -s.
20. 20. Sposób według zastrz. 1 albo 11, albo 15, znamienny tym, że stosuje się krzemionkę dokładnie rozdrobnioną.
21. 21. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że stosuje się zawiesinę wodną (A) przygotowuje się silnie mieszając krzemionkę w postaci stałej z roztworem wodnym związku glinu.
22. 22. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że stosuje się zawiesinę wodną (A) przygotowuje się silnie mieszając zawiesinę wodną (B) krzemionki ze związkiem glinu w postaci sproszkowanej i ewentualnie z wodą.
23. 23. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że zawiesinę wodną (A) przygotowuje się silnie mieszając zawiesinę wodną (B) krzemionki ze związkiem glinu w postaci sproszkowanej i ewentualnie z wodą przy czym roztwór związku glinu ma temperaturę od 15°C do 130°C.
24. 24. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że zawiesinę wodną (A) przygotowuje się silnie mieszając mechanicznie zawiesinę wodną (B) krzemionki strąconej i ewentualnie wodę z roztworem siarczanu glinu, który ma temperaturę od 95°C do 130°C.
25. 25. Sposób według zastrz. 22 albo 23, albo 24, znamienny tym, że zawiesinę wodną (B) krzemionki uzyskuje się przez mieszanie krzemionki w postaci stałej w wodzie.
26. 26. Sposób według zastrz. 25, znamienny tym, że po utworzeniu zawiesiny w wodzie kruszy się mechanicznie uzyskaną zawiesinę.
27. 27. Sposób według zastrz. 26, znamienny tym, że zawiesinę kruszy się zarówno chemicznie jak i mechanicznie, wprowadzając glinian sodu i korzystnie kwas, by pH zawiesiny (B) było zawarte w przedziale 6-7, a stosunek wagowy AI/S1O2 był zawarty w przedziale 1000-3300 ppm.
28. 28. Sposób według zastrz. 26 albo 27, znamienny tym, że po utworzeniu zawiesiny w wodzie lub po etapie kruszenia wykonuje się rozdrabnianie na mokro lub dezaglomerację ultradźwiękową uzyskanej zawiesiny.
29. 29. Sposób według zastrz. 24, znamienny tym, że zawiesinę wodną (B) krzemionki, która jest zawiesiną wodną (B) strąconej krzemionki, uzyskuje się przez mechaniczne kruszenie ciasta filtracyjnego uzyskanego z reakcji strącania krzemionki.
30. 30. Sposób według zastrz. 29, znamienny tym, że ciasto filtracyjne uzyskuje się przeprowadzając reakcję strącania krzemionki przez działanie na krzemian metalu alkalicznego M czynnikiem zakwaszającym, przy czym strącanie krzemionki obejmuje tworzenie początkowego roztworu podstawowego, zawierającego przynajmniej część całkowitej ilości krzemianu metalu alkalicznego M biorącego udział w reakcji oraz elektrolit, zaś stężenie krzemianu (w przeliczeniu na S1O2) w początkowym roztworze podstawowym jest mniejsze od 100 g/1, a stężenie elektrolitu w początkowym roztworze podstawowym jest mniejsze od 17 g/1, następnie dodanie do początkowego roztworu podstawowego czynnika zakwaszającego aż do uzyskania średniej wielkości pH, w przybliżeniu równej 7 i w końcowym etapie dodanie czynnika zakwaszającego do środowiska reakcji i, ewentualnie, jednocześnie pozostałej ilości krzemianu metalu alkalicznego M, filtrując mieszankę reakcyjną tak, by uzyskać ciasto filtracyjne o zawartości substancji suchej od 8 do 40% wagowych.
31. 31. Sposób według zastrz. 29, znamienny tym, że ciasto filtracyjne uzyskuje się przeprowadzając reakcję strącania krzemionki przez działanie na krzemian metalu alkalicznego M czynnikiem zakwaszającym, przy czym strącanie krzemionki obejmuje tworzenie początko

    182 815 wego roztworu podstawowego, zawierającego część całkowitej ilości krzemianu metalu alkalicznego M biorącego udział w reakcji, zaś stężenie krzemianu w przeliczeniu na S1O2 w początkowym roztworze podstawowym jest mniejsze od 20 g/1, następnie dodanie do początkowego roztworu podstawowego czynnika zakwaszającego aż do uzyskania stanu, w którym przynajmniej 5% M2O zawartego w początkowym roztworze podstawowym jest zobojętnione i w końcowym etapie jednoczesne dodanie do środowiska reakcji czynnika zakwaszającego i pozostałej ilości krzemianu metalu alkalicznego M tak, by stosunek ilości dodanego krzemianu w przeliczeniu na SiO2 do ilości krzemianu zawartego w początkowym roztworze podstawowym w przeliczeniu na SiO2 wynosił powyżej 4, a najwyżej 100, filtrując mieszankę reakcyjną tak, by uzyskać ciasto filtracyjne o zawartości substancji suchej od 8 do 40% Wagowych.
32. 32. Sposób według zastrz. 30 albo 31, znamienny tym, że filtrowanie wykonuje się za pomocą prasy filtracyjnej.
33. 33. Sposób według zastrz. 29 albo 30, albo 31, znamienny tym, że zawiesinę kruszy się zarówno chemicznie jak i mechanicznie, wprowadzając glinian sodu i korzystnie kwas, by pH zawiesiny (B) było zawarte w przedziale 6-7, a stosunek wagowy Al/SiO2 był zawarty w przedziale 1000-3300 ppm.
34. 34. Sposób według zastrz. 29 albo 33, znamienny tym, że po etapie kruszenia wykonuje się rozdrabnianie na mokro lub dezaglomerację ultradźwiękową uzyskanej zawiesiny.
35. 35. Sposób według zastrz. 34, znamienny tym, że stosuje się zawiesinę wodną (A) strąconej krzemionki, w której, po rozdrabnianiu na mokro lub dezaglomeracji ultradźwiękowej, zawartość substancji suchej wynosi od 10 do 40% wagowych, zaś jej lepkość, mierzona przy ścinaniu 50 s-1 w czasie 1 minuty, jest mniejsza od 4,10-2 Pa s, a zawartość krzemionki w substancji uzyskanej po odwirowaniu zawiesiny z szybkością 7500 obrotów na minutę przez 30 minut stanowi ponad 50% wagowych krzemionki zawartej w zawiesinie.
36. 36. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się taką ilość zawiesiny wodnej (A), że ilość wykorzystanej krzemionki przeliczona na bezwodną lazemionkę wynosi od 0,5 do 5% wagowych, zwłaszcza od 0,5 do 2,5% wagowych, w stosunku do wagi cementu.
37. 37. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się taką ilość zawiesiny wodnej (A), by ilość użytego związku glinu w przeliczeniu na bezwodny związek glinu, na przykład siarczan glinu, wynosiła od 0,2 do 8% wagowych, zwłaszcza od 0,2 do 3% wagowych, w stosunku do wagi cementu.

    * * *