DK156132B - Fremgangsmaade til at fremstille skumbetonemner - Google Patents

Description

DK 156132 B

Opfindelsen angâr en fremgangsmâde til atf rems tille skum-betonemner og især murstensemner.

Ved fremstilling af byggeelementer af skumbeton fremstilles en râblanding, der er gjort pores raed et skumstof, hvilken 5 betonblanding almindeligvis fyldes i en foroven âben form, i hvilken de dannede formlegemer for at opnâ en tilstrække-lig fasthed eller styrke til opnâelse af sin slutfasthed autoklaveres i spændt damp eller underkastes en varmebe-handlingsfremgangsmâde eller lagres i luften. Denne frem-10 gangsmàde kræver imidlertid, afhængig af behandlingsraetoden til opnâelse af slutfastheden, en opholdstid i formen fra flere timer til flere dage.

Sâledes beskrives i bogen af S. Reinsdorf, Leichtbeton Band II: Porenbetone, VEB Verlag für Bauwesen, Berlin 1963, side 15 249 og 250 fremstillingsteknologien for ved damptryk hærde- de skumbetoner. Her anferes det, at skumbetonelementernes lagertid mellem stebning og autoklaveringens begyndelse skal andrage 8 til 16 timer, afhængig af elementernes tyk-kelse. Dertil slutter damptrykhærdningen med en total va-20 righed pâ ca. 14 til 19 timer sig. Ferst efter afslutning af damptrykhærdningen er det muligt at afforme elementerne fra formen. I bogen af W. Altner og W. Reichel, Beton-schnellerhartung, Betonverlag GmbH 1981, side 38 til 101 omtales specielle problemer i forbindelsé med varmebehand-25 ling af letbetoner. Den letbeton, der omfatter skumbeton er i denne litteraturhenvisning letbetonen for gruppe b). Ogsâ her foreskrives en lagringstid mellem stebningen og varmé-behandlingens begyndelse - ait afhængig af metoden - pâ mellem 1,5 til 4 timer. Opvarmningshastigheden skal pâ 30 grund af det store indhold af luftporer - f.eks. ved damp-behandling - ikke overskride 15 til 20° K/time, hvilket kræver en opvarmningstid pâ flere timer. I den samme bog angives pâ side 206 for skumbeton en varmebehandlingsvarig-hed pâ 22 til 24 timer ved en forlagringstid pâ fra 3 til 5 35 timer.

2

DK 15613 2 B

Forlagringstiden med de ovennævnte tidsintervaller er nod-vendig og af særlig betydning i forbindelse med efterfolg-ende damptrykhærdning som varmebehandling, da luftpore-indholdet ved skumbeton andrager op til 70%. Den i porerne 5 indeholdte luft udvider sig ved opvarmningen og forer til strukturrevner, nâr man ved tidspunktet for opvarmningens begyndelse ikke har opnâet en tilstrækkelig emne-styrke, der er tilstrækkelig stor til at optage luftekspan-sionens trækspændinger. Ved damptrykhærdning er der desuden 10 risiko for, at den skumagtige masse ved ikke tilstrækkelig emnefasthed ved et ringe tryk fra 1 til 2 at sammentrykkes under autoklaveringen, hvorved der optræder krympninger, ændringer af mâlene osv. (se Reinsdorf omtalt ovenfor). De lange formopholdstider tvinger til fremstilling af store 15 elementer - sa vidt muligt vægelementer - for at holde antallet af forme, der skal holdes parat, inden for okono-miske grænser. De ovenfor nævnte formopholdstider begrænser ogsâ et industrielt produktionsanlægs tekniske kapacitet, da det nodvendige antal forme og det nodvendige arealbehov 20 medforer manglende okonomi for fremgangsmâden.

En varmebehandling eller en autoklavebehandling ved tidspunktet for lav viskositet for massen ville pâ grund af de tidsmæssige og rumligt forskelligt forekommende tempera-turer i ràmassen fore til rumvægt eller vægtfyldeforskelle og de-25 formeringer inden for et element, da luftporerne, afhængig af temperaturen, ekspanderes forskelligt, medens viskositets-forogelsen dog foregâr kontinuerligt ved temperaturtilfo-ring.

Desuden er der i bogen af W. Altner og W. Reichel, Beton-30 schnellerhârtung, Betonverlag GmbH, 1981, side 196 til 206 beskrevet en elektrotermisk behandling af béton, hvori der ogsâ fortælles om forsog med at opvarme béton i et hojfrek-vensfelt. Her anvises det at opvarme râblandingen ensartet inden for fâ minutter til en hojeste værdi, for at opnâ en 35 hærdningsacceleration, og at kombinere dette med en meka-

DK 156132B

3 nisk pâvirknirig, f.eks. rystning eller vibration for derved at ophæve de ved den hurtige opvarmning i den alle-rede fortættede hærdnende béton opstâede strukturforstyr-relser. Dette ër imidlertid ikke egnet til skumbeton, hvor-5 for man pâ sædvanlig mâde fremstiller skumbetonemnerne med en forlagringstid pâ fra 3 til 5 timer og forst derpâ i formene underkaster dem en elektrotermisk behandling til at opnâ slutfastheden og under anvendelse af smâ opvarmnings-hastigheder, se side 206. Sâdanne forlagringstider er imid-10 lertid alraindeligvis forbundet med en stor omkostning for sa vidt angâr forme og en delvis sammenfaldning af skum-stoffet, og man kan ikke opnâ nogen meget lave rumvægte.

Det er den foreliggende opfindelses formâl at anvise en fremgangsmâde, ved hvilken man pâ en meget enkel og hurtig 15 mâde kan fremstille skumbetonemner med tilstrækkelig emne- fasthed og i det væsentlige ensartet tæthed.

Opfindelsen angâr derfor en fremgangsmâde til fremstilling af skumbetonemner, ved hvilken der fremstilles en stobedyg-tig râblanding bestâende i det væsentlige af kornet, især 20 silicatholdigt materiale, vand, cernent og skum, hvilket stof tilsættes som sâdant til râblandingen eller frem-bringes i râblandingen ved hjælp af et skumfrembringende stof, hvilken râblanding indfores i en form, hvorefter emnet af formes, nâr det har nâet en tilstrækkelig fasthed, 25 ejendommelig ved, a. at der til râblandingen, for den fyldes i formen, sættes et temperaturafhængigt fremskyndende tilsætningsstof til hærdning af râblandingen, b. at den i formen værende râblanding ved hjælp af et elek-30 trisk hojfrekvensfelt homogent opvarmes til en temperatur pâ ca. 40 til 80°C, især 45 til 60°C, 4

DK 156132 B

c. at opvarmningen af den i formen værende râblanding foretages sa hurtigt, at den ved opvarmningen bevirkede ekspan-sion af râblandingen i det væsentlige er afsluttet, fer cementhærdningen begynder, og 5 d. at emnet afformes efter en opvarmning, der varer ca. 20 til 120 sekunder, især 25 til 60 sekunder. Emnerne kan efter afformningen hærdes pâ sædvanlig mâde, f.eks. ved lufttorring, ved hærdning i uspændt damp eller ved autokla-vehærdning med spændt damp eller ved C02-hærdning eller i 10 givet fald ved elektrotermisk behandling.

Emnerne fremstilles hensigtsmæssigt i en form, der kan lukkes med hensyn til râblandingens udstromning, og som fyldes sa vidt med râblandingen, at det resterende volumen svarer til den ved râblandingens opvarmning bevirkede eks-15 pansion. Emnerne har efter afformningen allerede praktisk taget deres endelige form og en opdeling af storre blokke til f.eks. mursten falder bort. Pâ grund af dette og ifolge de korte formopholdstider og den hurtige opvarmning opnâr man en praktisk taget ensartet rumvægt for emnet, hen-20 holdsvis den endelige sten og ogsâ fra sten til sten.

At râblandingens opvarmning i formen foretages sâ hurtigt, at râblandingens ekspansion pâ grund af opvarmningerne er afsluttet, for cementhærdningen i det væsentlige begynder, forer til, at risikoen for revnedannelser i emnet undgâs,hvilken 25 revnedannelse normalt ved opvarmning af en râblanding med indhold af et skum altid er til stede pâ grund af skum-mets ekspansion ved temperaturforhojelsen. Ved den i det væsentlige efter ekspansionen begyndende cementhærdning fikseres emnets skelet for det ekspanderede skumstof, hvorved 30 man samtidigt ogsâ nedsætter emnets rumvægt pâ grund af skumstoffets ekspansion.

Ved brug af lukbare forme kan man med stor mâlnojagtighed fremstille plansten, der f.eks. kan klæbes sammen.

5

DK 156132 B

Anvendelse af enkelte forme til fremstilling af emnerne og râblandingens stobedygtige konsistens muliggor ogsâ, at man uden videre kan fremstille hulsten af skumbetonen, hvilket kan gores med et optimalt hulbillede for varmeiso-5 lering med en stor total andel af huiler/ i hvilken forbin- delse hullerne kan udformes som blindhuller. Endvidere egner fremgangsmâderne sig til at fremstille fuldsten med en lav rumvægt ned til 300 kg/m3 eller lavere, sâvel som hul- og fuldsten med integreret varmeisolering, hvorved man 10 ved sidstnævnte forstâr udfyldningen af et i det væsentlige hen over stenens bredde eller længde forlobende hul med et varmisolerende materiale, sâsom f.eks. en polystyrolblok/ der placer.es i dette hul.

Ligeledes kan man fremstille en sten med et tæt og ydre lag 15 - f.eks. et lag, der lober rundt om de fire sider, er an- bragt pâ to over for hinanden liggende sider eller kun pâ en bredside - idet man i formen indsætter et tilsvarende skilleelement, der opdeler formen. De pâgældende râbland-inger med forskellig rumvægt fyldes sâ i de pâgældende 20 afdelte afsnit af formen, hvorefter skilleelementet fjer- nes, og râblandingen efter formens lukning gennemvarmes. Pâ denne mâde kan man ogsâ fremstille facadebetonsten.

Den til afformningen og til den efterfolgende transport tilstrækkelige fasthed fâr emnerne ved en varmebehandling, 25 der skal foretages i formen, og som ikke blot forer til korte takttider ved emnernes fremstilling og ved hulsten muliggor udformningen af vægge med den onskede lille væg-tykkelse og trods dette med den krævede fasthed (tryk-styrke pâ mere end 0,1 N/mm2), og som i det hele taget forst 30 og fremmest tillader en okonomisk acceptabel tilberedning af en râblanding til skumbetonsten. Opholdstiden i formen og dermed takttiden synker med forogelse af det accelerer-ende tilsætningsstof. Pâ grund af den praktisk taget tryk-lose fremstilling af emnerne er tilsætning af skum til 35 râblandingen særlig effektiv, da skumporerne ved emnefrem- 6

DK 156132 B

stillingen praktisk ikke mere trykkes i stykker og derraed i det væsentlige fuldstændigt bidrager til at nedsætte rum-vægten for stenen eller formlegemet og derraed bidrager til at opnâ gode varmeisoleringsegenskaber. Overraskende 5 er det endvidere, at de ved skummet i forvejen givne porer bevares i stenen, skont skummet i sig selv ved de forudsete slutteraperaturer og store opvarraningshastigheder for râ-blandingen i formen kun har en lille formstabilitet, sâ-fremt denne overhovedet endnu er til stede ved de benyttede 10 temperaturer.

I stedet for det sædvanligt benyttede kvartssand og/eller -mel kan man ogsâ benytte andre raaterialer, sâsom f.eks. pimpsten, lerjord eller flyveaske, affaldsstoffer fra grus-grave og lignende, der helt eller delvis kan erstatte 15 kvartssandet og i givet fald ogsâ kan bidrage til en vægt-reduktion for den færdige sten. Ved autoklavehærdning skal der dog anvendes silicatholdige materialer, hvorunder der ogsâ kan iblandes brændt kalk, der sâ yderligere bidrager til styrken.

20 Som cernent kan man f.eks. benytte en Portland-cement, med- ens man som accelererende tilsætning til hærdningen kan benytte et hærdningsfremmende stof, der aktiveres ved den forudsete temperaturforogelse, men som ved râblandingens temperatur for fyldningen i formen dog er praktisk taget 25 uden virkning og dermed er temperaturafhængig eller bremses ved et hærdningsforsinkende stof for râblandingens gennem-varmning, eller en hurtighærdende cernent, hvis begyndelses-tidspunkt for hærdning er indstillet svarende til de af anlægget stillede krav. Som hærdningsaccelerator til Port-30 land-cement kommer f.eks. aluminatcement eller alumi- niumforbindelser, sâsom aluminiumchlorid-sulfat og -hydrox-id pâ taie, medens man som hærdningsforsinkende stoffer kan benytte sulfater og sukkerderivater.

DK 156132 B

7 I givet fald kan der til râblandingen, for at gere den mere flydende, tilsættes kendte stoffer af den art, der ger râblandingen mere flydende.

Det er ligeledes muligt at tilsætte tilsætningsstoffer af 5 andre arter, især fibre.

Râblandingen kan sâvel volumetrisk sont gravimetrisk doseres i formene, i hvilken forbindelse ganske vist det ferste foretrækkes, fordi man sa fâr sten med i det væsentlige 10 konstant vægt. Mulige variâtioner for râblandingens rum- vægtudlignes, idet den volumetrisk doserede mængde vejes, og râblandingens tæthed ved den efterfelgende charge efter-reguleres svarende til den derved opnâede mâleværdi. Dette sker ved tilsvarende afmâling af vand- og/eller skummængden 15 i râblandingen, hvorved især skummængden indstilles, sva rende dertil.

Til formning af huiler kan man benytte forme, der har tilsvarende udformede dorne, men det foretrækkes dog at udforme hullerne ved, at dornene fyldes ind i den delvis fyldte 20 form, især oppefra, gennem formens lâgplade, hvorefter for- men sa fyldes med râblandingen. Ved en til aile sider lukket form og skumekspansionen sikres herved samtidigt, at det formede emne fâr skarpe kanter, medens den stebedygtige konsistens af râblandingen muligger, at râblandingen stiger 25 op mellem dornene og dermed en formning af hullerne i forbindelse med en kun meget lille mekanisk belastning af den dorn, der skal f0res ind. Hullerne udformes fortrinsvis som blindhuller.

Skummet tilsættes enten som sâdan til râblandingen eller 30 formes i denne, fer râblandingen fyldes i formen, eller ved tilsætning af et skumstofdannende stof, idet dog det ferste foretrækkes. Skumrumvægte eller vægtfylder pâ ca. AO til 100 g/l,især fra ca. 60 til 80 g/1 foretrækkes. I stedet for med luft kan skumstoffet ogsâ være fyldt med CO2, hvorved CO2 frigeres 8

DK 156132 B

under varmepâvirkningen ved skummets sonderdeling, hvilket forer til ekstra fastheds- eller styrkedannende reaktioner/ sâsom ved kalkm0rtel.

Da skumstofferne ofte er temperaturf0lsomme, er det 5 hensigtsmæssigt, at holde râblandingens temperatur indtil fyldningen i formen sa lav, at skumstoffets formstabilitet i praksis ikke forringes ved temperaturen. Sâledes har syntetiske skumstoffer praktisk taget kun under ca. 30°C en tilstrækkelig formstabilitet, medens proteinskumstoffer 10 ogsâ endnu i omrâdet fra 30 til 40° C kan udvise en til strækkelig formstabilitet. Afhængig af det benyttede skumstof og temperaturen for de benyttede materialer, sâvel som den benyttede installation, kan man derfor holde temperaturen for blandingen af silicatholdigt materiale, cernent og 15 vand og dermed tilskudet af fremmende tilsætningsstoffer, sâsom skumstoffer, konstant, eller dosere svarende til denne blandings udgangstemperatur.

I denne forbindelse skal cementen med henblik pâ igangsæt-ning af fasthedsdannende reaktioner ved tilsætning af det 20 fremskyndende tilsætningsstof indstilles sâledes, at disse reaktioner forst udloses i bestemmende omfang ved varmepâ-virkning i formen efter skumstoffets ekspansion, dvs. ef-ter, at den forudsete sluttemperatur er nâet. Den i râblan-dingen tilsatte vandmængde tjener i denne forbindelse ogsâ 25 til at indstille det tidspunkt, ved hvilket dette sker.

For at lette stenemnets afformning og undgâ fastbrændinger foretrækkes det at befugte formen og i givet fald tilstede-værende dorne med et i og for sig kendt skillemiddel, for râblandingen fyldes i. Dette kan ske ved besprojtning eller 30 neddypning, hvorved det i forbindelse med sidstnævnte er hensigtsmæssigt at benytte et skillemiddelbad, der er sat i bevægelse ved hjælp af ultralyd for derved at fjerne râ-blandingsrester fra formen og dornene.

9

DK 156132 B

Den ensartede gennemvarmning af râblandingen ved hjælp af et elektrisk felt egner sig sâvel til hel- sora ogsâ til hulsten og kan understottes ved opvarmning af selve formen (kontaktvarme). Til râblandingens opvarmning i formen ved 5 hjælp af hojfrekvensfeltet kan man benytte frekvenser, der er starre end 600 kHz, fortrinsvis 10 MHz, ved spændinger storre end 5kV, i hvilken forbindelse, der kan benyttes frekvenser indtil 30 MHz, medens generatorydelser >10 kW, fortrinsvis 60 til 120 kW og st0rre, kan benyttes.

10 Til fremstilling af emnerne egner sig f.eks. en indretning med mindst en form, sâvel som en fyldeindretning til denne og med indretninger til at afforme emnerne og til at over-fere disse til en transportindretning, hvorhos der i givet fald i formen er anbragt dorne til udformning af af vægge 15 adskilte huiler i det i formen værende emne. Denne indretning er udstyret med en opvarmningsindretning, hvoraf to elementer, f.eks. formens bund- og lâgplade danner konden-satorplader, eller hvor disse med vekslende polaritet dan-nes af dornene og formens to ydervægge, pâ hvilke hojfrek- 20 vensspændingen pâtrykkes. Formens eller formenes bundplade kan i denne forbindelse ogsâ være formet af et omlobende transportbând, der i givet fald er fort gennem en efterop-varmningsindretning, f.eks. en opvarmningstunnel.

Til det emne, der skal afformes, kræves almindeligvis en 25 afformningsstyrke pâ mindst 0,1 N/mm2, hvilket dog ogsâ afhænger af, hvorledes den efterfolgende hândtering af emnet sker. I givet fald kan det dannede emne ved bort-transporten opvarmes, f.eks. ved infrarod bestrâling eller ved hjælp af varmluft for pâ denne mâde pâ kort tid at opnâ 30 den til den tilsluttende stabling nodvendige stabelfasthed.

Efter afformningen bliver emnet pâ grund af den optagende varme under aile omstændigheder yderligere mere fast, medens det tryk, der udoves pâ emnets skelet ved hjælp af skumstoffets ekspanderede luft, forsvinder ved en forholdsvis 35 lille afkoling, og en revnedannelse undgâs med sikkerhed.

10

DK 156132 B

Eksempel 1.

En râblanding fremstilles af: 118 kg kvartsmel med en overflade pâ 1400 cm2/g (Blaine) 390 kg rapidcement (Heidelberger rapidcement) 5 254 kg vand 35,8 kg skumstof (ruravægt 60 kg/m3, opskumningsmiddel alkylarylsulfonat).

Disse bestanddele tilfores en blander og gennemblandes i 2 minutter. Den sâledes frerastillede râblanding har en tempe-10 ratur pâ 20°C.

Râblandingen indf0res i en form med en sterrelse pâ 20 cm x 20 cm x 50 cm og opvarmes i ca. 35 sekunder homogent til 50° C ved opvarmning i et hojfrekvensfelt og holdes pâ denne temperatur i yderligere 25 sekunder. Der benyttes en frek-15 vens pâ ca. 27 MHz ved en spænding pâ ca. 10 kV og en gene- ratorydelse pâ 60-90 kW. Det sâledes fremstillede emne afformes derpâ og har en eranestyrke, der er storre end 0,1 N/mm2.

Emnet hærdes derpâ i en autoklave i 8 timer ved 12 bar 20 spændt damp, og den færdige sten har sâ en trykstyyke pâ ca.

2,5 N/mm2 og en rumvægt pâ 600 kg/m3.

Eksempel 2.

En râblanding fremstilles af: 528 kg kvartssand (kornstorrelse mellem 0 og 4 mm) 25 390 kg Portland-cement PZ 55 3,9 kg aluminiumhydroxid 230 kg vand 25,7 kg skumstofkoncentrat (forhold 1:40 af alkylarylsulfonat til vand).

Claims (9)

1. Fremgangsmâde til at fremstille skumbetonemner, ved hvilken der fremstilles en stobedygtig râblanding bestâende i det væ-sentlige af kornet, især si 1icatholdigt materiale, vand, ce-2Q ment og skum, hvor skummet som sâdant tilsættes til râblan dingen eller frembringes i râblandingen ved hjælp af et skum-dannende stof, og indfores i en form, hvorefter emnet affor-mes, nâr det er ti1strække1ig hærdet, kendetegnet ved, 25 a. at der til râbl and i ngen, fer den fyldes 1 formenT tilsætte'· et temperaturafhængi gt fremskyndende tiIsætningsstof for râ-blandingens hærdning, b. at den i former værende râblanding ved hjælp elek- 30 trisk hojfrekvensfelt opvarmes homogent til en temperatur pâ ca. 40 til 80°C, især 45 til 60°C, c. at opvarmningen af den i formen værende râblanding foretages sâ hurtigt, at den ved opvarmningen bevi rkede ekspans i on 35 af râblandingen i det væsentlige er afsluttet, for cementhærd- ningen begynder, og d. at emnet afformes efter en opvarmning i 20 til 120 sekunder, især 25 til 60 sekunder.

12 DK 156132 B

2. Fremgangsmâde ifelge krav 1, kendetegnet ved, at man benytter én med hensyn til râblandingens udstromning luk-bar form, der fyldes sà meget med râblandingen, at det reste-rende volumen i det væsentlige svarer til den ved opvarmningen 5 bevirkede ekspansion af râblandingen,

3. Fremgangsmâde ifolge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at man som fremskyndende tilsætningsstof benytter et ved foroget temperatur aktiverbart fremskyndelsesstof for cemen- 10 ten·

4. Fremgangsmâde ifolge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der som fremskyndende ti lsætningsstof benyttes et fremskyndende stof i kombination med et forsinkelsesstof for cementen, hvilke stoffer er sàledes indstillet, at cementens 15 aktivering sker ved den forudsatte opvarmningstemperatur for râblandingen.

5. Fremgangsmâde ifolge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at man som fremskyndende tilsætningsstof og i det mindste 20 som en del af cementen benytter en rapidcement.

6. Fremgangsmâde ifolge et af kravene 1 til 5, kendetegnet ved, at râblandingen volumetrisk doseret fyldes i formen, at den doserede mængde kontrolleres gravimetrisk, og at râblandingens tæthed ved de efterfolgende charger efterre- 2 ô guleres ved ændring af tilsætningen af vand og/eller skum, svarende til den gravimetriske mâling.

7. Fremgangsmâde ifelge et af kravene 1 til 6, kende tegnet ved, at man benytter en râblanding der indeholder 30 et skum med en rumvægt eller vægtfylde pâ ca. 40 til 100 g/1, fortrinsvis j50 til 80 g/1.

8. Fremgangsmâde ifelge et af kravene 1 til 7, kende tegnet ved, at det afformede emne fortrinsvis efterop- 35 varmes under borttransporten.

9. Fremgangsmâde ifolge et af kravene 1 til 8, kende tegnet ved, at energitiIforslen til râblandingen af- DK 156132 B sluttes, efter at den forudsete siuttemperatur er nàet, og at râblandingen holdes i former), indtil man har nâet den til af-formningen nedvendige emnefasthed. 5 10 15 20 25 30 35