Výzkumný ústav stavebních hmot, a. s. Hněvkovského 65 617 00 Brno Česká Republika PŘÍPRAVA NOVÝCH CEMENTOVÝCH POJIV S OBSAHEM NETRADIČNÍCH SUROVIN A JEJICH VLASTNOSTI Martin Boháč, Theodor Staněk Mgr. Martin Boháč, Ph.D., RNDr. Theodor Staněk, PhD. www.vustah.cz e-mail: bohac@vustah.cz

ÚVOD Využívání druhotných a alternativních surovin v cementářském průmyslu je nejen žádoucí, ale může být i velmi prospěšné z hlediska kvality produktu. Závěrečné etapě předcházely následující etapy: Výběr vhodných netradičních surovin Studium vlivu surovin na vlastnosti směsí s cementem Studium vlastností směsí připravených ze surovin, slínku a energosádrovce Sledování vlivu vybraných frakcí suroviny, různé jemnosti mletí nebo tepelné úpravy surovin na vlastnosti směsí Sledování vlivu dávkování surovin na vlastnosti směsí Sledování vlivu náhrady energosádrovce jako regulátoru tuhnutí v připravených cementových směsích anhydritem II.

CHARAKTERISTIKA PROJEKTU 1. etapa - 2004 - Shromáždění vhodných netradičních surovin Druh suroviny Počet Popílky 17 Strusky 9 Horniny 18 Ostatní 15 Celkem 59 Rozdělení podle směru použití na základě provedených rozborů a analýz: 1. vhodné pouze do surovinové moučky pro výpal portlandského slínku 2. vhodné pouze k přípravě pojiv 3. vhodné pro obě aplikace

CHARAKTERISTIKA PROJEKTU 2. etapa – 2005-2006 - Vliv netradičních surovin na výpal a vlastnosti portlandského slínku Druh suroviny Počet Popílky 6 Strusky Horniny 7 Ostatní 4 Celkem 23

CHARAKTERISTIKA PROJEKTU 3. etapa - 2005-2006 - Netradiční suroviny přidávané do portlandského cementu Druh suroviny Počet Popílky 7 Strusky 5 Horniny 8 Ostatní 6 Celkem 26

CHARAKTERISTIKA PROJEKTU 4. etapa – 2006 – Způsoby hodnocení netradičních složek pro výpal portlandského slínku Příprava surovinové moučky Výpal surovinové moučky Tvorba slínku Vlastnosti cementu 5. etapa – 2006 – Způsoby hodnocení vlivu přídavku netradičních surovin na vlastnosti cementu Fyzikálně-chemické a mechanické vlastnosti Trvanlivost a odolnost Ekologie a zdravotní nezávadnost Estetické vlastnosti

CHARAKTERISTIKA PROJEKTU 6. etapa – 2005-2007 - Pojiva na bázi portlandského cementu s využitím netradičních surovin popílkové frakce velmi jemně mleté strusky a popílky odpadní vlákna kalcinované suroviny formy CaSO4 kombinace 7. etapa – 2007 – Poloprovozní ověření technologických vlastností nových pojiv

SUROVINY VYBRANÉ PRO PŘÍPRAVU POJIV POPÍLKY HORNINY OSTATNÍ KLASICKÉ FLUIDNÍ křemelina …..H4 opuka .……...H5 zeolit…….…H15 kal z výroby hliníku .……...O2 mikrosilika..…O4 Si úlet .……..O5 pál. lupek ….O6 Popílek……..P1 Popílek ……P7 Popílek…...P16 Příprava směsí Průmyslový slinek 10 hm% suroviny Společné mletí (40 směsí) 15 hm% suroviny + + 20 hm% suroviny Energosádrovec 30 hm% suroviny

ÚPRAVA SUROVIN A PŘÍPRAVA POJIV 1. PS….portlandský slinek ES….energosádrovec A2….anhydrit II připravený z ES tepelná úprava 3. 2.

PŘÍPRAVA VÍCESLOŽKOVÝCH POJIV Průmyslový slinek + Anhydrit II + M10P1-I-AII 10 % T-P1-I + M10P7-I-AII 10 % T-P7-I + M10P16-II-AII 10 % T-P16-II + + M10P1-I+10P16-II 10 % T-P1-I 10 % T-P16-II + + M10P7-I+10P16-II 10 % T-P7-I 10 % T-P16-II + + M15P16-II+5O5 15 % T-P16-II 5 % T-O5 + + M10P1-I+10H5-I 10 % T-P1-I 10 % T-H5-I + + M10P16-II+10H5-I 10 % T-P16-II 10 % T-H5-I + + M10P7-I+10H4K 10 % T-P7-I 10 % T-H4K650 + 10 % T-P16-II + 10 % T-H4K650 M10P16-II+10H4K

VLASTNOSTI POJIV – kalorimetrie

VLASTNOSTI POJIV – hydratační teplo

VLASTNOSTI POJIV – tuhnutí

VLASTNOSTI POJIV – pevnosti

VLASTNOSTI POJIV – porozita Cementový kámen z vícesložkového pojiva Celková porozita (cm3/g) REF 0,0510 M 10P1-I+10P16-II 0,0458 M 10P7-I +10P16-II 0,0402 M 15P16-II + 5O5 0,0374 M 10P1-I+10H5-I 0,0453 M 10P16-II + 10H5-I 0,0399 M 10P7-II + 10H4K 0,0330 M 10P16-II +10H4K 0,0327 cementový kámen z vícesložkových pojiv má celkovou porozitu nižší než REF u hydratovaných vícesložkových pojiv dochází oproti REF k přesunu porozity k pórům o menším poloměru surovina H4K má největší vliv na snížení celkové porozity

ZÁVĚR Cíl projektu: připravit nová pojiva s optimalizovanými vybranými vlastnostmi – zejména zvýšenými počátečními a zároveň dlouhodobými pevnostmi v tlaku Výběr surovin pro závěrečnou fázi projektu byl proveden na základě zkušeností z předchozích etap Mleté vysokoteplotní popílky (P1, P7) a opuka (H5) – vzrůst dlouhodobých pevností (28 – 90 dní) Mletý fluidní popílek (P16) – vzrůst počátečních pevností (2 dny) Kalcinovaná odpadní křemelina (H4K) – zlepšení pevností od 7 dnů hydratace Křemičitý úlet (O5) – pozitivní vliv na pevnosti od 14 dnů hydratace

ZÁVĚR Zlepšení parametrů nových kombinovaných pojiv oproti referenčnímu standardu Pevnosti po 2 dnech M10P16-II-AII o 35 % M10P1-I+10P16-II o 11% M15P16-II+5O5 o 13 % M10P16-II+10H4k o 14 % Dlouhodobé pevnosti od 28 dnů hydratace jsou u všech pojiv zvýšené Pevnosti po 90 dnech M10P7-AII o 27% M15P16-II+5O5 o 29% M10P1-I+10H5-I o 31% M10P16-II+10H4K o 34% M10P7-I+10H4K o 37%

ZÁVĚR Zlepšení parametrů nových kombinovaných pojiv oproti referenčnímu standardu Snížení hydratačních tepel kromě M10P1-I+10P16-II Snížení hydratačních píků při kalorimetrickém měření Snížení porozity cementového kamene a přesun porozity k pórům o menším poloměru

Tento příspěvek byl vypracován v rámci Výzkumného záměru MŠMT MSM 2623251101 VEZPOM DĚKUJI ZA POZORNOST