CZ47199A3 - Způsob výroby obalené lehké přísady do konstrukčního lehkého betonu a obalená lehká přísada - Google Patents

Description

Způsob výroby obalené lehké přísady do konstrukčního betonu, přičemž se vytváří pokrytí vrstvou z cementů, přídavných prostředků do betonu a/nebo přídavných látek do betonu a jiných pomocných látek. Na povrch zrn oblé nebo zlomkovitě přísady se nanese kompaktní a husté pokrytí vrstvou, které je tenčí než průměr zrn. Pokrytí vrstvou se provádí aglomerací tak, že se přísady nejprve předem navlhčí a pokrytí vrstvou se uskuteční rovnoměrným přidáváním cementu při současném postřikování vodou. Jako přísada se použije lehká přísada se strukturou s otevřenými póry, která se utěsní obalením a tím jako konstrukční lehký beton ve formě čerstvého betonu zajistí trvanlivou zpracovatelnost a čerpatelnost a předvídatelnou sypnou hustotu betonu v čerstvém a ve vytvrzeném stavu, jakož i definovanou pevnost betonu.

Způsob výroby obalené lehké přísady do konstrukčního lehkého betonu a obalená lehká přísada

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby obalené lehké přísady podle předvýznakové části patentového nároku 1 a takové lehké přísady samotné.

Dosavadní stav techniky

Použitím obalené přísady se může:

a) dosáhnout lepšího spojení mezi základní betonovou fází a přísadou, čímž se docílí vyšší pevnosti než u stejného betonu s neobaleným materiálem přísady a

b) zabránit výměně vlhkosti mezi materiálem přísady a základní betonovou fází, jak v čerstvém tak i ve vytvrzeném stavu; pak je čerstvý beton spolehlivě čerpatelný.

Konstrukční lehké betony s hustou texturou mají technicky výhodné užitné vlastnosti (vysoký tepelně izolační účinek, malá hrubá hustota a příznivý poměr pevnosti v tlaku k hrubé hustotě), které poskytují této stavební hmotě četné možnosti využití v konstrukční inženýrské výstavbě.

Při výrobě lehkých konstrukčních betonů je ovšem problém v tom, že zde používané suché lehké přísady (například keramzity) nasávají do své struktury, při míchání, dopravě a zpracování čerstvého betonu, část záměsové vody. Odejmutí části záměsové vody je signifikantní zejména při dopravě čerpadly na beton, protože vedle kapilárních sil se do pórů lehké přísady vtlačuje také tlakem čerpadla větší část záměsové vody.

Aby se přesto mohly konstrukční lehké betony čerpat, zvlhčují se lehké přísady většinou během výroby čerstvého betonu předem. Při vysokých rychlostech čerpání, které jsou možné jen při velkých čerpacích tlacích - více než 100 barů se přísady nasycují, často také pod tlakem nebo ve vakuu, vodou.

Pro výrobce betonu představuje předběžné vlhčení nebo dokonce nasycení lehkých přísad logistický a provozně technický problém. Tak by muselo být možno uskladňovat předem nasycené přísady v silech a nesměly by uvnitř nich měnit svou vlhkost.

Jestliže se přísady zvlhčují na volném prostranství neustaví se zpravidla v přísadě definovaný obsah vlhkosti. Tomu odpovídá skutečnost, že při čerpání čerstvého betonu z přísad s otevřenými póry se může do přísad vtlačit větší nebo menší množství záměsové vody, takže se konzistence čerstvého betonu znatelně změní a často způsobí zacpání v systému čerpacího potrubí. Nadto se nedá odmísený nebo zatuhlý čerstvý beton v bednění dostatečně zhutnit. Oproti nečerpanému čerstvému lehkému betonu stejného složení dochází ke znatelným ztrátám pevnosti.

Naproti tomu se mohou po čerpání dobře zhutnit konstrukční lehké betony z lehkých přísad skoro nasycených .vodou. Jen když tyto betony ve vytvrzeném stavu vyhovují požadavkům na pevnost, vede voda, obsažená v příměsích, která se opět pozvolna vytrácí z betonu teprve po mnoha desetiletích ve formě schnutí, v případě požáru k vysokým tlakům páry, které mohou způsobit velkoplošná odtrhávání a odprýskávání oblastí betonu blíže povrchu. Při použití obalených lehkých přísad není předběžné vlhčení potřebné, takže je tím zajištěno u konstrukčních lehkých betonů příznivé chování při požáru.

Již v předpisech pro výrobu a zpracování lehkých betonů v roce 1974 (Předpis II a III pro lehký beton a železobeton v uzavřené struktuře v „Beton 24 H. 7, str. 268 až 269 a H. 8, str. 297 až 302, 1974) bylo poukázáno na problémy dopravy lehkého betonu čerpáním. S ohledem na časové, prostorové a ekonomické výhody této technologie byly od té doby podnikány různé pokusy, aby se tyto problémy vyřešily. (Souhrnné vylíčení stavu techniky až do roku 1975 podává

B.Schulz; Erfahrungen beim Pumpen von Leichtbeton v: Beton 25 H. 3, str. 86 až 91, 1975).

Mezi jiným byl zrnitý povrch keramzitových přísad opatřen vypálením sklovitou vrstvou, nepropouštějící vodu. Provozně technicky se tento pochod však dá stěží kontrolovat a vede ke značnému vzájemnému slepení přísad. Povlečení vrstvou plastových disperzí se ukázalo také jako málo použitelné, protože na jedné straně špatné spojení a na druhé straně poškození a odpad povlakové látky během překládky přísad vedou ke kontrolovatelným obohacením plastových povlaků v konstrukčním betonu. Také impregnace, popř. hydrofobizace lehkých přísad nestačily působit proti značnému pohlcování vlhkosti při působení dopravního tlaku čerpadla. Samotné předběžné sycení lehkých přísad vodou vede k menšímu odměšování čerstvého betonu. Přece se však u lehkých přísad pohlcováním vody dosahuje znatelně vyšších hodnot hrubé hustoty čerstvého a především pevného betonu. Vedle ztráty příznivého působení na izolaci tepla se musí tedy počítat se znatelně většími hmotnostmi stavebních dílců. Ani v informacích k výrobě a zpracování lehkého betonu s hustou strukturou v konstrukční inženýrské výstavbě, zveřejněných Svazem výrobců lehkých přísad, se dosud nenašly žádné poukazy na zlepšení dopravy čerpáním (např. v přehledovém příspěvku H. Schnabel; J. Spitzner: Gefugedichter Leichtbeton und Stahllechtbeton. V Betonfertigteiltechnik 1992 S. Smeplass; A. Hammer; M. Sandvik; Production of Structural High Strength LWAC with initially Dry Aggregates. VTagungsband des Leichtbetonsymposiums v Sandefjord, Norsko, 1995.)

Všechny dosud známé prostředky buď nevedou k žádanému zlepšení chování vlhkosti přísad a/nebo jsou provozně technicky jen těžko realizovatelné a/nebo jsou nehospodárné - tj. vedly by ke stoupajícím výrobním nákladům, jejichž výše nemůže být ekonomicky kompenzována dosaženými technickými výhodami.

To platí také ve spojení s přísadami do lehkého betonu, popř. s přísadami opatřenými vrstvou, známými z patentové literatury.

Z DD-PS 208 142 je znám způsob výroby stavebních prvků z lehkého betonu, podle něhož za použití aglomerace se vyrábí granulát z hnědouhelného popela , vody a popřípadě cementu. Obalení granulí se děje cementem - ovšem práškem a je to zřejmě bez dalšího tak, že se tímto způsobem nemůže vytvořit tenká kompaktní a hustá vrstva, tedy smysluplné obalení přísad pro použití v konstrukčním betonu.

V DE 2 623 378 A1 je zveřejněn způsob předběžného zpracování přísady do betonu, resp. lehkého betonu podle něhož se ověřuje obalení přísad vrstvou vázanou cementem za předběžného přidání aditiv. Způsob je charakterizován těmito znaky; Je založen na obyčejné míchačce s volným pádem materiálu, u které je předem jasné, že se sní nedá realizovat žádné kompaktní husté obalení. Dále je třeba vysokého vodního součinitele betonové směsi, aby byla umožněna dobrá homogenizace směsi, s níž je ale pak spojena poměrně malá vazná pevnost a malá pevnost a hustota obalení. Zcela všeobecně platí, že v míchačce s volným pádem materiálu nelze dosáhnout vhodného obalení s žádanými vlastnostmi, pokud jde o tloušťku vrstvy, složení a hustotu bez dalšího technologického vývoje a vestavby dodatečných odrážecích desek atd.

FR 2 664 262 A1 zveřejňuje výrobu přísady do lehkého betonu z výchozích látek rozličné velikosti, pocházejících ze dřeva (dřevěné moučky, pilin a kousků kůry). Přitom se dodávají předem konzervované dřevěné součásti, zpracované v míchačce na řídce tekuté kaly. Cementové částice, dispergované v záměsové vodě, se ukládají na povrchu dřevních částic a po hydrataci částic cementu se menší částice slepí s pilinami a kousky kůry, takže vzniká lehká přísada s nízkou pevností.

US 4 351 670 ukazuje způsob výroby lehkých betonů ze zlomkového pěnového betonu jako přísady, která se předvlhčí a popráší cementem v granulačním bubnu.

Cementem vázané povlečení může samo při tenké vrstvě dosáhnout vysoké pevnosti, přičemž pevnost zrn samotného obaleného zlomkového pěnového betonu nestačí vyhovět požadavkům na pevnost konstrukčních betonů v inženýrské výstavbě.

Ve FR 1 335 026 se potahují přísady tenkou vrstvou cementové pasty, přičemž se pojednává zejména o kvalitách a vlastnostech cementů s ohledem na strukturu obalení. Podle vyhodnocení jsou vhodné zejména velmi jemně mleté cementy (jemnost mletí 7 000 až 8 000 cm²/g).

Také v DE 43 30 929 je zveřejněn způsob, v němž se zrno lehké přísady z rostlinných surovin opatřuje obalením. Jako pojivá se používá vedle cementu také vápna nebo sádry. Oproti obvyklým postupům se při něm povrch nejprve popráší pevnými částicemi pojivá a hned nato se navlhčí.

Způsob, popsaný v DE 30 40 344 slouží k výrobě jemných granulátů pro použití v maltách, v něm se velmi lehká struska opatří obalením, s výhodou s použitím sulfátového pojidla (sádry). Obalení se provede v granulačním bubnu.

Cílem předloženého vynálezu je použitím obalených lehkých přísad, které mají postačující pevnost zrn pro konstrukční lehké betony, použít přísady per se, u kterých se může zabránit uvedeným nevýhodám a umožní se tím také používat při stavbách v inženýrské výstavbě čerpatelných konstrukčních lehkých betonů. Tak je možné, že s využitím obalených lehkých přísad najdou konstrukční lehké betony použití ve stavební praxi jako masově využívaná stavební hmota, zvláště když se může čerstvý beton po dopravě čerpadlem ještě vestavět v žádané formě do bednění a dostatečně zhutnit, takže získá, s jistotou dosažení žádaného cíle, předem dané vlastnosti betonu (pevnost a hrubou hustotu betonu), jaké by také byly k dispozici bez dopravy čerpáním.

Podstata vynálezu

Řešení problému čerpání je charakterizováno význaky nároku 1, popř. nároku 2.

Cementem vázané obalení brzdí, popř. zabraňuje vnikání záměsové vody do pórové struktury lehkých přísad. Tím se dochází k výhodě, že se čerstvému betonu neodeberou z přísad s otevřenými póry kapilárním sáním, a zvláště působením tlaku při čerpání, větší množství záměsové vody ani při míchání, ani během transportu na stavební místo, ani při podávání a čerpání, ani při vnášení do bednění. Tím se může znemožnit odmíšení čerstvého betonu. Čerstvé betony z obalených lehkých přísad se chovají při čerpání a přirozeně také při normálním zpracování, stejně jako normální betony.

Vztah mezi vodní hodnotou cementu a pevností betonu atd., známý z normálních přísad pro konstrukční betony se může při použití obalených lehkých přísad dalekosáhle přenést také na strukturně husté lehké betony. Také u přísad do betonu se vyvíjí jejich účinek tak, aby se projevoval i u konstrukčních lehkých betonů stejným způsobem, jaký je známý u normálních betonů. Ba i při dopravě čerpáním zůstává vodní hodnota cementu při použití obalených lehkých přísad stejná před čerpáním jako po něm. Tím je zajištěn také definovaný vývoj pevnosti. Požadavkům stavebního průmyslu s ohledem na správný, čerpatelný, čerstvý beton pro stavební místo se může vyhovět použitím obalených přísad s otevřenými póry.

Příklady provedení vynálezu

K obalení lehkých přísad se použije směsi z cementů, přídavných prostředků a/nebo přísad do betonu, které jsou identické a tím tedy plně srovnatelné s materiály betonové matrice, používanými při výrobě betonů. Následkem toho je zvláště dobré chování, pokud jde o vaznost mezi zrnem přísady a maltovou matricí, takže se může dosáhnout příznivějšího pevnostního a lomového chování betonů, vyrobených z lehkých obalených přísad.

Další výhoda spočívá v tom, že pro obalení lehké přísady se spotřebuje menší množství vody než je třeba pro úplnou hydrataci použitého cementu. Proto obalení disponuje potenciálem dodatečného vytvrzování, který zajistí optimální vazbu mezi obalenou lehkou přísadou a cementově maltovou matricí betonu. K tomu se také může značně zlepšit vazba v kontaktní zóně povrchu zrn přísady a cementem vázanou obalenou vrstvou přidáním vhodných látek při obalovacím procesu oproti normální vazbě přísady a cementové malty.

Dosavadní výzkumy lehkých betonů ukazují, že při stejném složení směsi je oproti betonům z neobalených zrn přísady možné zřetelné zvýšení pevnosti betonu v tlaku o více než 30 %.

Obalení, popř. pokrytí vrstvou sestává výhodně z cementů a přídavných prostředků do betonu a/nebo přísad do betonu. Důležité přitom je, že výchozí látky pro pokrytí vrstvou mohou být uspořádány do struktury na přísadě jen vhodnými technikami výrobních postupů v minimální tloušťce vrstvy, rovnoměrně a kompaktně, aby se dosáhlo dostatečně zhutňujícího účinku a zlepšené vazby mezi přísadou a maltovou matricí betonu. Jako vhodná a hospodárná technika výrobního postupu se může k obalení lehkých přísad použít především aglomerace granulačním talířem.

Nejprve se přísady vnášené po šaržích nebo kontinuálně na skloněnou plochu granulačního talíře vystaví stálému valivému pohybu. Během tohoto valivého pohybu se jemně dispergované pevné látky, tj. cement, přídavné látky do betonu, přísady do betonu a popřípadě jiné pomocné látky za současného postřikování kapalným pojidlem, s výhodou vodou pokryjí, popř. obalí rovnoměrně tenkou vrstvou. Valivý pohyb, popř. padání přísad v granulačním talíři (popř. zesíleném odrážecími deskami) způsobuje dále stálé a intenzivní slisovávání uložených vrstev, které působí na minimalizaci porosity nahromaděné vrstvy a tím po vytvrzení cementu zajišťuje také vysoký stupeň hutnosti obalení. To je nutný předpoklad pro čerpatelnost betonu z lehkých přísad.

Nejlepšího slisování obalení se dosáhne, při ideálním pohybu granulačního talíře, spontánně způsobenými nárazy, tzv. „vodopádem“ dříve než se opět nastříká kapalina a přidá cement (nebo jiná pevná látka). S průměrem talíře přibývá počtu nárazů na jednu otáčku. Pravděpodobně se rotačními pohyby částic v granulačním talíři, které v tomto rozsahu u jiných způsobů nenastávají, realizují nárazy, vysoce zhutňující již aglomerované zóny, ale s menším oddělujícím účinkem. Tím, se dosáhne otáčivými pohyby rovnoměrného, kompaktního obalení, které se v dalším průběhu aglomerace pravděpodobně méně poškozuje. V granulačním talíři mohou být vestavěny také nárazové desky atd., aby se optimalizovala hustota ukládání látek, vyskytujících se v obalení. Vzhledem k účinnosti způsobu podle vynálezu, budiž ještě poznamenáno, že při současném stavu techniky je možno s pomocí aglomerace v granulačním talíři vytvořit nejlépe obalení:

1. s jednotnou tloušťkou vrstvy, . s obalením, naneseným rovnoměrně hustě bez trhlin po celé ploše a

3. s malou tloušťkou vrstvy ve srovnání s průměrem přísady.

Obalení s tenkou vrstvou působí, zejména u lehkých přísad, jen nepatrné zvýšení hrubé hustoty lehkých přísad. Přesto stačí tloušťka vrstvy šetřícím účinkem obalení zamezit odejmutí velkých částí záměsové vody dokonce při vysokých tlacích. Aglomerace v granulačním talíři dovoluje vytvořit právě u oblých přísad zvlášť kompaktní a tím utěsňující vrstvu povrchu zrn.

Pravidelným přidáváním cementu při dalším přidávání vody se zabraňuje vytváření konglomerátů z obalených zrn přísady. Příznivá obalení se mohou dosáhnout při přivádění vody a cementu v hmotnostním poměru vody k cementu okolo 0,25. Optimální poměr se určí na základě druhu použitého cementu a přídavných prostředků popř. přísad do betonu.

Vždy podle vlastnosti cementu, o jejíž zlepšení se v daném případě usiluje, v čerstvém nebo ve vytvrzeném stavu, se mohou přidávat nejrůznější přídavné prostředky do betonu a přísady do betonu a další pomocné látky jednotlivě nebo v kombinaci, přičemž se optimální komponenty a přidávaná množství vypracují na základě předběžných pokusů.

Po vytvrzení obalení reakcí cementu s vodou, použitou pro pokrytí vrstvou, je potom k dispozici přísada, která zajišťuje zaváděná zlepšení s ohledem na zpracovatelnost čerstvého betonu a jeho čerpatelnost, ale také na vlastnosti vytvrzeného betonu.

Dále je popsán příklad utěsnění porézních lehkých přísad k použití v čerpatelném konstrukčním betonu

K obalení lehkých přísad pro výrobu čerpatelných konstrukčních lehkých betonů se používají většinou přísady s otevřenými póry s dostatečnou pevností zrn, například keramzity. Při použití cementu, obvyklého stabilizátoru a vody bylo možno dosáhnout v granulačním talíři hustého pokrytí vrstvou, které oproti nepokrytému zrnu lehké přísady, které při jednominutovém působení tlaku 50 bar pojme místo 37,1 % hmotn. vody jen ještě 5,3 % hmotn. vody. Pevnost betonu, vyrobeného z této obalené lehké přísady dosahuje ve stáří 28 dnů vzestup pevnosti o více než 30 % oproti pevnosti lehkého betonu z neobalené lehké přísady. Další zlepšení jsou možná optimalizací obalení.

w - Ψι

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (2)

1. Způsob výroby obalené lehké přísady s otevřenými póry s dostatečnou pevností zrn pro výrobu čerpatelného strukturně hustého konstrukčního lehkého betonu s dostatečně silným obalením z cementů a přídavných prostředků do betonu a/nebo přísad do betonu, přičemž toto obalení (pokrytí vrstvou) se nanáší aglomerací, vyznačující se tím, že s ohledem na žádanou hustotu obalení se provádí aglomerace v granulačním talíři a přísady se nejprve předem navlhčí a potom při současném postřikování vodou mísí s cementem.

2. Obalená lehká přísada s otevřenými póry s dostatečnou pevností zrn pro výrobu čerpatelného strukturně hustého konstrukčního lehkého betonu s dostatečně silným obalením z cementů a přídavných prostředků do betonu a/nebo přísad do betonu, vyznačující se tím, že obalení je naneseno aglomerací v granulačním talíři a přísady se nejprve předem navlhčily a potom