CZ282758B6

CZ282758B6 - Způsob snížení odlupování betonového povrchu působením zmrznutí a tání

Info

Publication number: CZ282758B6
Application number: CS931651A
Authority: CZ
Inventors: Bernard Malric; Rejean Beaudoin; Chantal Berthelot
Original assignee: Domtar Inc.
Priority date: 1991-02-14
Filing date: 1992-02-06
Publication date: 1997-09-17
Also published as: BR9205636A; ES2079854T3; NO932895D0; HUT66991A; FI104165B; CA2104026C; EP0571456B1; FI104165B1; DE69205968T2; NO932895L; GR3018942T3; US5314755A; FI933591A; AU1237092A; FI933591A0; BG98035A; CZ165193A3; EP0571456A1; DE69205968D1; DK0571456T3

Abstract

Snížení odlupování povrchu betonu, se dosahuje ošetřením povrchu betonu práškováním, postřikem nebo ponořením betonu do roztoku fluorofosforečnanu sodného. Ošetřením povrchu betonu vzniká beton, zejména nevyztužený beton, který obsahuje v povrchové vrstvě alespoň zbytkové množství fluorofosforečnanu sodného. Pro použití ke snížení odlupování povrchu betonu vlivem zmrznutí a tání je vhodný monofluorofosforečnan sodný.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu snížení odlupování betonu, způsobeného zmrznutím a táním, zejména jestliže se použije činidlo pro odstraňování ledu, jako je chlorid sodný, pro odstranění ledu z povrchu betonu.

Dosavadní stav techniky

US patent č. 5071577, vydaný 10. 12. 1991, Dombar lne., popisuje použití fluorofosforečnanu sodného, známého také jako monofluorofosfát sodný a zkráceně jako MFP, pro zabránění koroze vyztuženého betonu, obsahujícího ocelové tyče, je-li takový beton vystaven koroznímu prostředí, například chloridovým iontům.

Jak je popsáno v US patentu, vznik galvanických článků (korozních) u ocelových tyčí vede ke korozi oceli za vzniku expanzivních sil, které rozrušují beton.

Beton se používá při konstrukci budov a při výrobě výrobků, zahrnujících dlažební desky, strukturní členy, obrubníky, žlaby, roury a jiné odlévané výrobky.

Problémem betonuje, že je poškozován, je-li podroben opakujícím se cyklům zmrazení a tání.

O špatné trvanlivosti betonu při zmrznutí/tání se soudí, že je způsobena tlaky, vznikajícími pohybem vlhkosti póry uvnitř betonové struktury. Migrace vody v cyklech mrznutí/tání vede ke vzniku tlaku v betonové struktuře a tlak se zmírňuje tvorbou trhlin nebo zlomů v betonu s jeho následným poškozením.

Poškození betonu, způsobené cykly mrznutí/tání, není ve vztahu k poškození způsobenému korozí ocelových tyčí výztuže v betonu, a týká se jak vyztuženého, tak nevyztuženého betonu.

Podstata vynálezu

Z širšího hlediska se vynález týká snížení odlupování betonu, způsobeného zmrznutím a tání, při styku s betonem, konkrétněji povrchu betonu, působením fluorofosforečnanu sodného.

Vynález se také týká nevyztuženého betonu, majícího povrch betonu s alespoň zbytkovým množstvím fluorofosforečnanu sodného.

Předmětem vynálezu je způsob snížení odlupování betonového povrchu působením zmrznutí a tání, jehož podstata podle vynálezu spočívá v tom, že zahrnuje

- kontakt povrchu nevyztuženého betonu s fluorofosforečnanem sodným, a

- ponechání uvedeného fluorofosforečnanu sodného penetrovat uvedeným povrchem betonu do povrchové oblasti betonu, pro dodání fluorofosforečnanu sodného do povrchové oblasti v množství, účinném pro snížení odlupování na uvedeném povrchu, způsobeného zmrznutím a táním.

Beton může být uveden do kontaktu s fluorofosforečnanem sodným různými způsoby, které zahrnují, ale nejsou na ně omezeny: kladení, postřik, natírání kartáčem, válečkem, štětcem, namáčení, ponoření, impregnaci nebo práškování, nebo vytvořením náspů nebo obrub okolo

- 1 CZ 282758 B6 betonu pro ošetření betonových desek roztokem monofluorofosforečnanu sodného, nebo jakýmikoliv jinými způsoby kontaktu povrchu betonu s fluorofosforečnanem sodným.

Výhodně je použit roztok fluorofosforečnanu sodného ve vodném médiu s obsahem fluorofosforečnanu sodného 0,5 až 35 % hmotnostních.

Jsou-li pro beton nezbytná činidla pro odstranění ledu, může být fluorofosforečnan sodný použit spolu s takovým činidlem, jímž je výhodně chlorid sodný.

Vynález se využije pro ošetření betonu, majícího betonový povrch. Betonem může být vyztužený nebo nevyztužený beton, např. beton vyztužený tyčemi, zejména ocelovými tyčemi.

Přednostně se monofluorofosforečnan aplikuje ve vodném roztoku o koncentraci 0,5 až 20 % hmotnostních.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je ilustrován jednotlivými a výhodnými provedeními s odkazem na připojené obrázky, kde:

obr. 1 představuje grafické zobrazení ztráty hmotnosti, způsobené odlupováním betonu, proti počtu cyklů mrznutí/tání v souladu s vynálezem.

Příklady provedení vvnálezu

Následující příklady slouží k ilustraci vynálezu.

Příklady 1 až 6

Kostky

Betonové kostky nebo bloky byly vyrobeny smísením jednoho dílu portlandského cementového betonu (typ 10 nebo ASTM typ 1, obecně používaný cement), 0,52 dílů vody, 2,25 dílů písku a 2,75 dílů agregátů, majících velikost částic 4750 pm a 850 pm, kde uvedené díly jsou díly hmotnostní.

Distribuce velikosti agregátů je uvedena v tabulce I.

Tabulka I

Distribuce velikosti částic pm (mesh) rozdělení (%)

4750 - 3350 (4 -6)	30
3350 - 2360 (6 - 8)	25
2360 - 1700 (8-12)	20
1700 - 1180(12-16)	15
1180 - 850(16-20)	10

Beton byl odlit do kostek a pokryt fólií z plastické hmoty na 3 dny, pak byl naložen na 28 dnů do destilované vody.

Betonové kostky byly ponechány schnout po dobu 24 hodin při teplotě místnosti u příkladů 1 až 4, tabulka II, a u příkladů 5 a 6, tabulka III, byly kostky sušeny při zvýšené teplotě jejich umístěním do sušárny při 50 °C.

Kostky se pak zpracují následovně:

Zpracování s inhibitorem odlupování:

Betonové kostky byly ponořeny do vodného roztoku monofluorofosforečnanu sodného na 4 hodiny za účelem penetrace roztoku do betonových kostek. Toto ošetření je zde definováno v popise a nárocích jako cyklus zpracování MFP. Kostky byly zváženy před a po ošetření. Před každým dalším cyklem byly kostky ponechány při teplotě místnosti 24 hodin.

Stanovení mrznutí/tání

Za účelem stanovení charakteristik mrznutí/tání pro každou kostku byl proveden následující postup u betonových kostek, podrobených cyklu zpracování MFP a kostek, které nebyly ošetřeny (pro srovnávací účely):

Kostky, zpracované nebo nezpracované monofluorofosforečnanem sodným, byly promytv vodou a ponechány schnout 3 dny na podlaze, nebo až do jejich konstantní hmotnosti. Kostky byly pak umístěny do nádoby, obsahující celulózovou houbu. Do poloviny výšky houby byl přidán hmotnostně 4% vodný roztok NaCl. Nádoba byla těsně uzavřena a umístěna do mrazničky na 16 až 18 hodin při -10 °C.

Nádoba byla pak udržována při teplotě místnosti po 6 až 8 hodin, takže cyklus mrazení/tání byl den. Testy 5 až 7 cyklů mrazení/tání byly provedeny; počet cyklů byl stanoven vizuálním hodnocením kostek, tj. dokud se vzhled určité části nezměnil. Kostky pak byly promyty destilovanou vodou a sušeny 24 hodin pro změření hmotnostní ztráty a průměrné hmotnostní ztráty kostky.

Nádoba byla během cyklů mrazení/tání pevně uzavřena.

Tabulka II představuje účinek ošetření bloků betonu monofluorofosforečnanem sodným po ošetření a sušení při teplotě místnosti (t. m.) během dne.

Tabulka II

Odlupování betonu, sušen při t. m. a pak zpracován s MFP

Příklad č.	vzorek A	1	2	3 4
MFP ošetření (cykly x koncentrace)	žádné	1 x 5 % hm.	1 x 20 % hm.	3 x 20 % hm. 5 x 20 % hm
% zadrženého MFP, stanoveno podle hmotn. nárůstu	0	0	0,4	1,5 3.7

Tabulka II (pokračování)

Příklad č.	vzorek A	1		3	4
test mrznutí/tání ve hm. 4% NaCl roztoku (hmotn. ztráta (%)	32	12	10	7	0

Jak je snadno z tabulky II zřejmé, neošetřené kostky (vzorek A) měly ztrátu hmotnosti 32 % hmotnosti během asi týdenního ošetření, zatímco v příkladu 1. který byl ošetřen jedenkrát, byla zjištěna 12 % ztráta.

V příkladu 2, kde kostky byly ošetřeny jedním cyklem hmotnostně 20 % MFP, byla zjištěna pouze 10 % hmotnostní ztráta v průměru.

V příkladu 3, kde kostky byly ošetřeny 3 cykly hmotnostně 20 % MFP v každém cyklu, byla zjištěna 7 % průměrná ztráta u kostek.

V příkladu 4, kde kostky byly ošetřeny 5 cykly, při hmotnostně 20 % koncentraci MFP v každém cyklu, neztrácely kostky betonu žádnou hmotnost.

Příklady 5 a 6

U MFP bylo zjištěno, že má vyšší synergický vliv na beton, jestliže beton byl sušen, jak je zřejmé z tabulky III, kde sušení bylo prováděno při 50 °C a všechny další podmínky byly stejné jako v příkladech 2 a 4, s tou výjimkou, že pro stanovení mrazení/tání, jedna skupina kostek byla ošetřena ve vodě a jiná skupina ve hmotnostně 4% NaCl roztoku.

Tabulka III ilustruje, že test mrazení/tání ukazuje, že nedošlo absolutně k žádnému poškození ve vodě, což dokazuje, že MFP nemá negativní vliv na odolnost betonu k odlupování při mrazení/tání.

Dále, i když kostky betonu byly zpracovány pouze s jedním cyklem MFP o hmotnostní koncentraci 20 %, nevykazují žádnou ztrátu hmotnosti. Také koncentrace MFP zadrženého v betonu, stanoveno podle hmotnostního přírůstku, byla vyšší. Jak je zřejmé z tabulky III, sušený beton absorbuje větší množství roztoku MF'P. Beton, sušený při těchto vyšších teplotách, absorbuje asi o 30 % hmotnostních více MFP, jak je uvedeno v tabulce III.

Tabulka III

Odlupování betonu, sušeného při 50 °C a zpracovaného s MFP

Příklad č.

MFP ošetření (cykly x koncentrace) % hm. MFP zadrženého, stanoveno hmotnostním přírůstkem test mrazení/tání ve vodě (hmotnostní ztráta)

0,5 5,9

0

-4CZ 282758 B6

Tabulka III (pokračování)

Příklad č. 5 6 test mrazení/tání ve hm. 4% NaCl roztoku (hmotnostní ztráty v %) 0 0

Tabulky II a III demonstrují, že vyšší koncentrace MFP v betonu působí vyšší odolnost odlupování při mrazení/tání, při porovnání hmotnostního přírůstku, indikujícího hmotnostní % MFP, který byl zadržen, s hmotnostní ztrátou.

Také jestliže se tabulka II srovnává s tabulkou III, je hmotnostní přírůstek, představující zadržený MFP, pro uvedenou koncentraci a cyklus vyšší, je-li beton sušen při vyšší teplotě, což dokládá, že beton působí jako houba, pohlcující větší množství roztoku MFP, je-li suchý.

To také indikuje, že kontakt fluorofosforečnanu sodného by měl být výhodně proveden ihned po vytvrzení za účelem zabránění jakéhokoliv odlupování.

Příklady 7 až 14

Betonové desky se vyrobí podle normy ASTM C-672. Desky se označují jako mající malou odolnost k mrazení a tání a byly impregnovány pomocí MFP ve vodném roztoku. Desky se udržují na 40 °C po 24 hodin před první impregnací a na 23 °C a 50 % relativní vlhkosti po 48 hodin mezi následujícími impregnacemi.

První vsádka A desek byla podrobena dvěma impregnacím, trvajícím 5 minut, a druhá vsádka B kostek byla podrobena pěti impregnacím vždy po 30 minut.

MFP vodný roztok měl koncentraci 20 % hmotn. MFP. Desky byly uchovávány při 23 °C při 50 % relativní vlhkosti.

Výsledky jsou zaznamenány v tabulce IV:

Tabulka IV

Hladina impregnace MFP jako funkce počtu impregnací množství impregnace MFP g MFP roztoku/m² betonu

impregnační cyklus	vsádka A	vsádka B
1	365	600
2	700	1000
J		1200
4		1550

1770

- 5 CZ 282758 B6

Impregnované desky vsádek A a B, jakož i podobné desky, které nebyly ošetřeny, byly podrobeny zkouškám na mez pevnosti v tlaku a mez pevnost v ohybu, 9 dnů a 3 měsíce po impregnaci vsádek A a B po skladování při 23 °C a 50 % relativní vlhkosti.

Výsledky meze pevnosti v tlaku po 9 dnech jsou uvedeny v tabulce V:

Tabulka V

Příklad č.	srovnávací bez impregnace (MPa)	s impregnací
2 impregnace (MPa)	5 impregnací (MPa)
11	38,9	42,1	48,5
12	41,5	44,7	48,1
13	41,5	40,3	44,8
14	40,7	44,3	47,2
15	42,6	44,9	47,7
16	41,3	43,7	38,9
17	40,3	38,4	46,3
18	43,5	39,1	45,5

Výsledky meze pevnosti v tlaku po 3 měsících jsou uvedeny v tabulce VI:

Tabulka VI	s impregnací
Příklad č.	srovnávací bez impregnace (MPa)
2 impregnace (MPa)	5 impregnací (MPa)
7	42,6	39,7	44,1
8	39,0	38,7	44,3
9	41,2	40,6	44,7
10	40,8	41,2	46,3
11		43,7	48,3

-6CZ 282758 B6

Tabulka VI (pokračování)

Příklad	srovnávací	s impregnací
č.	bez	2	5
	impregnace	impregnace	impregnací
	(MPa)	(MPa)	(MPa)

12	38,7	41,7
13	43,6	45,1
14	42,9	44.3

Výsledky meze pevnosti v ohybu po 9 dnech jsou uvedeny v tabulce VII:

Tabulka VII Příklad č.	srovnávací (MPa)	s impregnací
(MPa) 2	(MPa) 5
7	4,76	5,12	4,86
8	4,84	4,51	4,87
9	5,47	4,89	5,00

Výsledky meze pevnosti v ohybu po 3 měsících jsou uvedeny v tabulce VIII:

Tabulka VIII Příklad č.	srovnávací (MPa)	... s impregnací
(MPa) 2	(MPa) 5
Ί	6,64	6,15	5,94
8	6,24	7,19	6,46
9	6,03	6,60	6,42

Obr. 1 představuje graficky hmotnostní ztrátu betonových desek odlupováním s počtem cyklů mrazení/tání pro betonové dlažební desky vsádky A a B a stejné dlažební desky C, neošetřené impregnací s MFP. Tyto testy byly provedeny po 3 měsících uchovávání při 23 °C a 50 % relativní vlhkosti.

Nejnižší hmotnostní ztráta je u vsádky B, která byla podrobena 5 impregnacím a nejvyšší hmotnostní ztráta je u vsádky C, která nebyla podrobena impregnaci s MFP.

Příklad 15

Betonové dlažební desky byly vyrobeny, jak je popsáno v příkladech 7 až 14. Vsádka D desek io byla napuštěna MFP roztokem a vsádka E vodou. Ve všech případech byly desky podrobeny pěti namočením vždy na 10 dnů při 40 °C, mezi namáčeními byly desky sušeny v sušárně při 40 °C.

Získané vsádky byly podrobeny cyklům mrazení/tání a byla zaznamenána ztráta hmotnosti, vzniklá namočením. Výsledky jsou uvedeny v tabulce IX.

Tabulka IX

č. cyklů mrazení/tání hmotnostní ztráta (kg/nT) vsádka D vsádka E

5	0	0,05
10	0,03	0,2
15	0.03	0,76
20	0,09	..1,7
25	0,10	2,3
30	0,14	2,8
35	0,17	3,3
40	0,17	3,6

I když byl předložený vynález představen svými výhodnými provedeními, je třeba uvést, že jakékoliv modifikace těchto výhodných provedení v rozsahu připojených nároků je třeba považovat za neměnící charakter a rozsah vynálezu.

Claims

1. Způsob snížení odlupování betonového povrchu působením zmrznutí a tání, vyznačující se tím, že zahrnuje

- kontakt povrchu nevyztuženého betonu s fluorofosforečnanem sodným, a

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že je použit roztok fluorofosforečnanu sodného ve vodném médiu s obsahem fluorofosforečnanu sodného 0,5 až 35 % hmotnostních.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se sodný spolu s činidlem pro odstraňování ledu.

4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se sodný spolu s chloridem sodným.

tím, že je použit fluorofosforečnan tím, že je použit fluorofosforečnan

5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se postřik a fluorofosforečnan sodný je použit ve vodném hmotnostních.

tím, že uvedený kontakt zahrnuje roztoku o koncentraci 0.5 až 35 %

6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený kontakt zahrnuje namočení a fluorofosforečnan sodný je použit ve vodném roztoku.

7. Způsob podle nároku 1, 2, 3 nebo 4, vyznačující se tím, že je použit monofluorofosforečnam sodný.

8. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že před kontaktem povrchu betonu s fluorofosforečnanem sodným zahrnuje stupeň sušení uvedeného betonu pro zvýšení kapacity uvedeného betonu přijmout uvedený fluorofosforečnan sodný.

9. Způsob snížení odlupování betonového povrchu působením zmrznutí a tání, vyznačující se tím, že zahrnuje

- sušení povrchu betonu pro zvýšení kapacity betonu pro příjem fluorofosforečnanu sodného,

- kontakt uvedeného povrchu uvedeného betonu s fluorofosforečnanem sodným ve vodném médiu, a

- ponechání uvedeného fluorofosforečnanu sodného penetrovat uvedeným povrchem betonu do povrchové oblasti betonu pro dodání fluorofosforečnanu sodného do povrchové oblasti v množství, účinném pro snížení odlupování na uvedeném povrchu, způsobeného zmrznutím a táním.

10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že uvedeným betonem je nevyztužený beton.

-9CZ 282758 B6

11. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že uvedeným betonem je vyztužený beton, obsahující ocelovou výztuž.

12. Způsob podle nároku 9, 10 nebo 11, vyznačující se tím, že je použit fluorofosforečnan sodný spolu s činidlem pro odstraňování ledu.

13. Způsob podle nároku 9, 10 nebo 11, vyznačující se tím, že je použit fluorofosforečnan sodný spolu s chloridem sodným.

14. Způsob podle nároku 9, 10 nebo 11, vyznačující se tím, že uvedený kontakt zahrnuje postřik a fluorofosforečnan sodný je použit ve vodném roztoku.

15. Způsob podle nároku 9, 10 nebo 11, vyznačující se tím, že je použit monofluorofosforečnan sodný.

16. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tí m , že se provádí bezprostředně po vytvrzení uvedeného betonu.

17. Způsob podle nároku 2 nebo 9, vyznačující se tím, že uvedený roztok obsahuje 0,5 až 35 % hmotnostních monofluorofosforečnanu sodného.

18. Způsob podle nároku 1, 2, 3, 4 nebo 9, vyznačující se tím, že uvedený fluorofosforečnan sodný je nastříkán na povrch betonu.

19. Způsob podle nároku 1, 2, 3, 4 nebo 9, vyznačující se tím, že uvedený fluorofosforečnan sodný je nanesen na povrch betonu štětcem.

20. Způsob podle nároku 1, 2, 3, 4 nebo 9, vyznačující se tím, že uvedeným fluorofosforečnanem sodným je namočen povrch betonu.

21. Způsob podle nároku 1,2,3,4 nebo 9, vyznačující se tím, že v uvedeném fluorofosforečnanu sodném je uvedený beton ponořen.

22. Způsob podle nároku 1 nebo 9, vyznačující se tím, že uvedeným fluorofosforečnanem sodným je uvedený beton práškován.

23. Způsob podle nároku 20, vyznačující se tím, že ponoření se dosáhne umístěním násypu okolo uvedeného betonu.

24. Nevyztužený beton, mající povrch betonu s alespoň zbytkovým množstvím fluorofosforečnanu sodného, připravený způsobem podle nároku 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 nebo 10.

25. Použití monofluorofosforečnanu sodného pro snížení odlupování betonu v případě vystavení betonu mrznutí a tání.