DK158510B - Fremgangsmaade til fremstilling af polymermodificeret cementmoertel og beton samt genstande fremstillet efter fremgangsmaaden - Google Patents

Description

DK 158510B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af mørtel og beton og af den i indledningen til krav 1 angivne art. Opfindelsen angår tillige produkter, som er fremstillet ved hjælp af den ved frem-5 gangsmåden udvundne mørtel eller beton.

Cementmørtel og cementbeton anvendes i vid udstrækning som billige byggematerialer. Det er imidlertid erkendt at sådanne cementbundne materialer har ulemper ved lav trækstyrke og lav bøjningsstyrke, lav brudstyrke, tendens til revne-10 dannelse og lav kemisk modstandsdygtighed.

En metode til at modificere beton for at overvinde nogle af de ovenfor nævnte ulemper indebærer polymerimprægnering. Ved denne metode benyttes en organisk monomer indeholdende en polymerisationskatalysator til at imprægnere en del-15 vis hærdet beton og polymerisation af monomeren i betonens porer igangsættes hvorved der fremstilles et materiale kendt som polymerimprægneret beton. Metoden indebærer følgende trin: 1) fremstillet af den partielt hærdede beton, 2) tørring ved påføring af varme, 20 3) imprægnering af den delvis hærdede og tørrede beton med monomer og katalysator ved hjælp af trykpåføring eller vakuumpåføring, 4) polymerisation af monomeren ved gammabestråling eller mere almindeligt ved varmebehandling af den imprægnerede be-25 ton.

De nøje detaljer og mulige variationer ved den oven nævnte metode er velkendte, men på grund af metodens kompleksitet og dermed dens pris er udviklingen og anvendelsen af polymerimprægneret beton mere begrænset end det ellers ville 30 have været tilfældet.

En anden metode til modificering af cementmørtel og cementbeton er at inkorporere polymerer i form af vandige polymere dispersioner. Eksempler på sådanne dispersioner som er blevet beskrevet til dette formål indbefatter polyakrylat-35 esteremulsioner, ætylen/vinylacetat-emulsioner og styren/buta- dien-latexer. Den vandige polymerdispersion sættes sædvan ligvis til cementen og tilslaget under blandingen og der in-

DK 158510B

2 korporeres også hyppigt antiskummidler for at kontrollere overdreven luftindblanding. De tilsatte mængder polymer er konventionelt 5 til 20% af cementvægten (beregnet som den polymere dispersions tørvægt). Det er rapporteret, at den partielle erstatning af cementbindemiddel med polymert 5 bindemiddel på denne måde giver polymermodificerede cementmørtler og cementbetoner, som har forbedret bearbejdelighed, styrke, modstand mod indtrængen af vand, adhæsion, kemisk modstand, slagstyrke, slidstyrke, fryse-tø-stabilitet osv.

Modificering af cementmørtel med polymerer er beskre-10 vet i GB-patentskrift nr. 1.388.349, i hvilket brugen af en copolymer afledt af en ætylensk umættet karboxylsyre og en anden vinylmonomer er omtalt. I den beskrevne fremgangsmåde foregår hærdningen i to trin, hvor det første trin, som er et størkningstrin, omfatter hensætning af blan-15 dingen ved omgivelsernes temperatur og forøget fugtighed i tilstrækkelig tid til, at afformning kan foretages, hvorefter blandingen i et andet trin hærdes ved forhøjet temperatur.

Det har været foreslået at anvende polymerer inde-20 holdende i vand dispergerbare hydroxylgrupper, såsom meta-cryl- og acrylcopolymerer, i små koncentrationer som additiver til modifikation af cementblandingers viskositet.

I EP-patentskrift nr. 6279 omtales en to-trins hærdning af blandinger indeholdende en vandig polymerdispersion, 25 hvori polymeren forekommer i en andel på fra 0,1 til 10 vægtprocent i forhold til cementvægten. Disse blandinger indeholder imidlertid ikke tilslag og vil således ikke være egnede til fremstilling af en mørtel eller en beton.

Hærdebetingelserne ifølge EP-patentskrift nr. 6279 30 angives at tilstræbe maksimering af produktets brudmodul og omfatter et første trin med høj fugtighed og forhøjet temperatur samt et andet trin under tørrende forhold ved 20°C.

Polymermodificeret cementmørtel, hvori der er in-35 korporeret polyakrylatesteremulsioner, er blevet anvendt som afretningslag for industrigulve. Eksempler på polyakrylatester-

DK 158510B

3 emulsioner som markedsføres til dette formål indbefatter "Primal"® E-330 (leveres også som "Rhoplex" ® E-330) af Rohm & Haas (U.K.) Limited og "Mowiton" ® M-370 af Harlow Chemicals Limited. Fabrikantens tekniske litteratur vedrøren-5 de "Primal" E-330 angiver at det med formuleringer baseret på Portland-cement og sand og under anvendelse af 10-20% (tørvægt) af den polymere binder i forhold til cementens vægt er muligt at fremstille polymermodificerede cementmørtler som efter 28 dages lufthærdning ved 25°C og ved en 50% rela- 10 tiv fugtighed har bøjestyrker, som målt ved prøve for brudmo- -2 dul (MOR) som beskrevet nedenfor ligger mellem 9 og 13 MNm

Fabrikantens tekniske litteratur vedrørende "Mowiton" M-370 antyder at der kan opnås mørtelprodukter med MOR-værdier op “2 til 21 MNm , men dette er kun når der anvendes et polymert 15 bindemiddelindhold på 40% (tørvægt) i forhold til vægten af cement og når der er blevet gennemført lufthærdning i 90 dage.

Den foreliggende opfindelse er baseret på den opdagelse at der kan opnås cementmørtler og cementbetoner med endnu mere forbedrede styrker ved modifikation med visse polyakry-20 latpolymerer og -copolymerer og ved anvendelse af en hærdningsproces hvori hærdningen udføres i to trin, idet det første trin gennemføres ved en forhøjet temperatur under betingelser med høj fugtighed, hvorved der gennemføres hydratisering af cementen, og hvor det andet trin gennemføres under tørren-25 de betingelser hvorved hærdning af det polymere bindemiddel gennemføres. Hærdningsprocessens andet trin gennemføres fortrinsvis også ved en forhøjet temperatur og på denne måde kan hele totrinshærdningsprocessen fuldendes inden for en forholdsvis kort tidsperiode, fx inden for 48 timer, med en 30 væsentlig forøgelse af produktets styrke sammenlignet med hvad der kan opnås under anvendelse af den samme formulering med lufthærdning ved 25°C og 50%s relativ fugtighed i en forlænget periode. Anvendelse af polyakrylater som defineret i det følgende til modifikationsformål og anvendelsen af den 35 ovenfor angivne totrinshærdningsproces har fx vist sig at muliggøre opnåelsen af betonprodukter som har en bøjnings-styrke på ca. samme niveau som det der kan opnås i betonpro-

DK 158510 B

4 dukter fremstillet ved den forholdsvis komplicerede og kostbare metode til polymerimprægnering som er beskrevet ovenfor.

Ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes der en fremgangsmåde til fremstilling af hærdet mørtel og beton 5 og omfattende hærdning af en blanding indeholdende en hydraulisk cement og en vandig dispersion af en polymer ved en to-trins hærdeproces, hvis første trin gennemføres ved høj fugtighed og hvis andet trin gennemføres ved forhøjet temperatur og tørrende forhold på en sådan måde, at polyme-10 ren hærder, hvilken fremgangsmåde i henhold til opfindelsen er ejendommelig ved, at den vandige dispersion af en polymer omfatter en vandig dispersion af en polymer eller copolymer af metacryl- eller acrylsyreester, idet polymeren eller copolymeren er til stede i en mængde svarende til 10 15 til 40% baseret på vægten af cementen i blandingen, og idet polymer- eller copolymerdispers'ionen har en viskositet på mindre end 1.5 Pa.s målt med et Brookfield LVT viskosime-ter med spindel 2 ved 12 omdrejninger per minut og en mindste filmdannende temperatur (MFT) på ikke under 5°C, samt 20 ved, at første trin gennemføres ved en sådan forhøjet temperatur, at cementen hydratiseres.

Ifølge opfindelsen tilvejebringes der endvidere støbte genstande fremstillet af mørtel eller beton modificeret ved hjælp af en polymer- eller copolymer som be- 25 skrevet ovenfor, hvilke genstande har en tværsnitstykkelse _2 på højst 25 mm og MOR-værdier på over.22,5 MNm og for- -2 trinsvis pa over 25 MNm

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er med særlig fordel anvendelig til fremstilling af støbte genstande med forholds-30 vis tyndt tværsnit,, fx genstande med et tværsnit som har en tykkelse på ikke over 50 mm, navnlig ikke større end 25 mm, og især ikke større end 20 mm. De støbte genstand ifølge opfindelsen har således et forholdsvis tyndt tværsnit.

Fremstillingen af polymermodificeret cementmørtel med -2 35 høj bøjningsstyrke,· med MOR-værdier på over 22,5 MNm , gør det muligt at anvende dette relativt billige materiale 5

DK 15851QB

til en lang række nye formål. Fx kræver den mindste standardbøjningsstyrke for fuldt komprimeret asbestcement, som anvendes til tagsten og beklædningsplader, c -2 en MOR-værdi pa 22,5 MNm , og fremgangsmaden 5 ifølge opfindelsen gør det således muligt at fremstille polymermodificerede cementmørteltagsten med tilsvarende eller højere bøjningsstyrke. Andre mulige anvendelser for polymermodificeret cementmørtel og cementbeton med forbedret styrke, der kan vindes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, er som 10 materialer til hjemlige og industrielle gulvbelægningssten, vægsten, vægplader, lofter, gulve og tagbeklædning, bølgeplader, fx til hegn og tagbeklædning, og ekstruderede rør. Tagsten og beklædningsplader som defineret ovenfor og med MOR- -2 værdier på over 22,5 MNm udgør særligt foretrukne træk ved 15 den foreliggende opfindelse.

Tagsten og beklædningsplader ifølge opfindelsen kan fx fremstilles ved at anvende de konventionelle valse- og slikker-fremstillingsmetoder (roller and slipper methods).

Andre støbte genstande ifølge opfindelsen kan fremstilles 20 ved konventionelle støbemetoder, fx ved vibrerings- og/eller trykstøbning.

Formuleringer til anvendelse ved fremstillingen af sådanne polymermodificerede cementmørtler og cementbetoner vil sædvanligvis indbefatte følgende ingredienser: 25 (i) Cement

Som dette benyttes hensigtsmæssigt Portland-cement, idet hurtigthærdende Portland-cement foretrækkes. I almindelighed har almindeligt Portland-cement et overfladeareal på ca.

350 m /kg mens hurtigthærdende Portland-cement har et over- o 2 30 fladeareal på ca. 450 m /kg. Det Portland-cement der anvendes i forbindelse med den foreliggende opfindelse har med fordel - et overfladeareal inden for området fra 350 til 500 m /kg idet overfladearealer på 425 til 475 m2/kg særligt foretrækkes.

(ii) Tilslag 35 Til dette anvendes hensigtsmæssigt sand, fx silicium- dioxydsand. Det foretrækkes at anvende sand som har en for-

DK 158510 B

6 holdsvis lille porøsitet, idet der særligt foretrækkes sand med en porøsitet på mindre end 1,5%. Hvis det er tilgængeligt kan det være fordelagtigt at anvende sand med en særlig lav porøsitet ned til 0,3% eller mindre, idet de ovennævnte tal for porøsiteten måles i overensstemmelse med britisk standard 5 812:1967. For nøjagtigt at kontrollere vandmængden og også for at holde den anvendte vandmængde på det minimum der er nødvendigt for at tilvejebringe præparater med en acceptabel bearbejdelighed, er det fordelagtigt at bruge i det væsentlige tørt sand som tilslaget. Mængden af sand eller andet aggregat bør 10 ikke være så stort at det reducerer produktets styrke til under et acceptabelt niveau. I almindelighed er det fordelagtigt at anvende den størst mulige mængde tilslag som giver et produkt med acceptabel styrke, idet sand eller andre aggregater sædvanligvis er det billigste af de faste ingredienser 15 der er i formuleringen. Med sand er det observeret at der sædvanligvis opnås produkter med god styrke med sand:cement-vægtforhold på op til 3,75:1.

Om ønsket kan der anvendes et letvægtsfyldstof til delvis eller fuldstændigt at erstatte sandtilslaget. Letvægts-20 fyldstoffet tilvejebringes hensigtsmæssigt ved hjælp af et materiale der betegnes cenosfærer,der fx er tilgængeligt under varemærket "Fillite" ® fra Fillite (Runcorn) Limited,

Runcorn, Cheshire, England. Dette materiale er en letvægtsfraktion der vindes ved at opsamle det materiale der flyder 25 på overfladen af vand i laguner som indeholder flyveaske, fremstillet som et biprodukt ved forbrænding af kul på kraftværker, og det består af hule kugleformede partikler som er af meget lav vægt. Den partielle eller fuldstændige erstatning af sand med letvægtsfyldstof kan fx gennemføres på vægt 30 til vægtbasis eller rumfang til rumfangsbasis og kan benyttes til at tilvejebringe letvægtsversioner af polymermodificerede cementmørtler og cementbetoner ifølge opfindelsen.

Tilsætningen af cenosfærer til blandingen som substitut for sand på vægt til vægtbasis giver en væsentlig reduktion 35 i bøjningsstyrken som den måles ved MOR-prøven, jo større substitution af sand med cenosfære jo større bliver reduktionen af MOR. Ikke desto mindre er der en fordel ved i det mind-

DK 158510B

7 ste delvis at substituere sandet med cenosfære idet der derved kan opnås letvægtsmaterialer som stadig har MOR-værdier som er ækvivalente med eller endog højere end dem der opnås i det sædvanlige styrkeområde for standardsand/cementmørtler 5 afhængig af den procentuelle tilsætning af cenosfærer. For en styrke ækvivalent med styrken af normale sand/cementmørt-ler, er den maximale tilladte substituering af sand med cenosfærer sædvanligvis 35% på vægt til vægtbasis. Vægtfylden af de vundne materialer vil være lavere end for standardsand/ce-10 mentmørtler, idet værdien for en speciel mørtel afhænger af den procentandel af sand der er udskiftet med cenosfærer. Jo større procentdel sand der er substitueret med cenosfærer jo lavere er vægtfylden af det vundne materiale. Ved 35%s substituering af sand med cenosfærer på vægt til vægtbasis viste 15 den vundne vægtfylde sig at være 1,05 g/cm mens den typiske værdi der blev vundet for 0%s substitution af sand med cenos-færer er 2,16 g/cm . Det ses således at der kan opnås en polymermodificeret mørtel, som har mindre end det halve af vægtfylden af en standardsand/cementmørtel, men med en ækvivalent 20 bøjningsstyrke. Tagsten og beklædningsplader og andre støbte genstande fremstillet af letvægts-polymermodificerede-cement-mørtler (med en tør vægtfylde på ikke over halvdelen af vægtfylden af cementmørtel der fremstilles ved at anvende en konventionel blanding med forholdet mellem sand og cement på 25 3,5:1) og navnlig sådanne med MOR-værdier på mindst 12 MNm og tværsnitstykkelse på højst 25 mm udgør således yderligere træk ved den foreliggende opfindelse.

Støbte genstande ifølge opfindelsen, hvori cenosfærer er anvendt til at udgøre i det mindste en del af tilslaget, 30 har også sædvanligvis den fordel at de har forholdsvis gode varmeisoleringsegenskaber. Det har således vist sig at fx støbte genstande, hvori sandtilslaget er blevet fuldstændigt erstattet af cenosfærerpå et rumfang til rumfangbasis, har en varmeledningsevne (λ) ved 3%s fugtighed der er så lav som 35 0,174 Wm "* °C (se eksempel 10). Dette skal sammenlignes med en λ-værdi for en standardmørtel på ca. 1,75 Wm ^ °C De støbte letvægtsgenstande ifølge opfindelsen kan også fremstilles ved konventionelle støbemetoder, fx ekstru-

DK 158510B

8 dering (fx til formning af tagsten), trykformning og stødeks-trudering (ram extrusion).

En anden fordel ved partiel eller fuldstændig udskift-5 ning af sand med cenosfærerer at den vundne blanding har vist sig at være letstøbelig. Blandingen kan således formes til mange forskellige former og har den fordel at den har lille eller ingen tendens til sætninger eller til at udvise n.ogen anden deformation efter støbning. Det må således forudses at de 10 polymermodificerede letvægtscementmørtler og letvægtscementbetoner ifølge opfindelsen også kunne have mange andre anvendelsesformer af en dekorativ natur.

(iii) Metakrylat- eller akrylatpolymer eller -copolymerdispersion_ 15 Som angivet ovenfor bør polymer- eller copolymerdisper- sionen have en viskositet på mindre end 1500 mPa.s målt· ved hjælp af et Brookfield LVT viskosimeter under anvendelse af spindel nr. 2, 12 opm ved en temperatur på 23°C og en mindste filmdannende temperatur (MFT) på ikke under 5°C. Dispersionen 20 et fortrinsvis stabil ved alkaliske pH-værdier på mindst 8 og derover, og det er fordelagtigt at anvende dispersioner med en pH-værdi på over 8. Udvælgelsen af sådanne polymereller copolymerdispersioner til anvendelse i totrinshærde-processen som defineret ovenfor gør det muligt at opnå støbte 25 genstande med høj bøjestyrke i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse. Foretrukne og særligt foretrukne dispersioner af polymer eller copolymer til anvendelse i forbindelse med den foreliggende opfindelse har følgende egenskaber:

Foretrukket Særlige fore- „Λ trukket 30 - —--

Viskositet mPa.s under 1000· under 750

Mindste filmdannende temperatur (MFT) 5-70°C 10-60°CX

Dispersionens pH-værdi mindst 9,0 9,5-10,0 35 o x Det særligt foretrukne MFT-minimum på 10 C gælder kun dispersioner af polymerer og copolymerer som ikke underkastes tværbindingsreaktioner under hærdeprocessen. Når sådanne tvær-

DK 158510B

9 bindingsreaktioner finder sted kan MFT-værdien af de særligt foretrukne dispersioner være mindre end 10°C.

De mindste filmdannende temperaturer (MFT) for polymerdispersionerne kan fx bestemmes ved hjælp af standardmetoden 5 ifølge DIN 53787 men det vil forstås at andre metoder som giver sammenlignelige bestemmelser også er tilgængelige.

Metakrylat- og akrylat-polymer og -copolymerdispersio-ner er sædvanligvis i form af emulsioner som indeholder stabiliseringsmidler. Kolloide stabiliseringsmidler anvendes 10 i visse tilfælde til dette formål, men det har vist sig at tilstedeværelsen af sådanne kolloide stabiliseringsmidler i dispersioner til anvendelse i forbindelse med den foreliggende opfindelse er ufordelagtig. De dispersioner som anvendes i forbindelse med den foreliggende opfindelse bør derfor 15 være fri for kolloide stabiliseringsmidler og stabiliseres med fordel ved hjælp af ioniske eller ikke-ioniske overfladeaktive midler. Om ønsket kan yderligere overfladeaktivt middel sættes til formuleringen for at forbedre bearbejdeligheden.

20 Foretrukne dispersioner til anvendelse ved den forelig gende opfindelse er copolymerer af et alkylmetakrylat eller alkylakrylat og metakrylsyre eller alkrylsyre. Alkylmetakry-latet eller alkylakrylatet indeholder fortrinsvis alkylgrup-per med fra 1-8 kulstofatomer. Andre copolymeriserbare monome-25 rer som hensigtsmæssigt kan være til stede i copolymererne i dispersionerne indbefatter styren. Eksempler på dispersioner som kan anvendes ved den foreliggende opfindelse er følgende: "Primal" ® E-330, "Primal" B-60A, "Primal" MC-76, "Primal" AC-61, "Primal" SS-521 og "Primal" AC-73 30 der alle leveres af Rohm & Haas (UK) Limited; "Plextol" ® M618 og "Plextol" M718 der leveres af Rohm GmbH, Darmstadt, Tyskland.

Alle disse materialer leveres som vandige dispersioner 35 og således indebærer deres anvendelse ikke blot inkorporeringen af polyakrylatbindemidlet men også af en mængde vand i formuleringen. De anvendte dispersioners faststofindhold er fortrinsvis fra 40-60 vægt%, med fordel fra 45-55 vægt%. Den

DK 158510B

10 anvendte mængde af polymert bindemiddel (udtrykt som tørvægt af polymeren) er hensigtsmæssigt inden for området fra 10-40%, fortrinsvis fra 15-30% og med særlig fordel ca. 20% baseret på vægten af cementen i formuleringen.

5 (iv) Ant i s kummi dde1

Tilstedeværelsen af iblandet luft i de polymermodificerede cementmørtler og cementbetoner reducerer materialernes styrke. Det er derfor fordelagtigt i formuleringen at inkorporere en effektiv mængde af et antiskummiddel, som fx "Bevalo-(R) 10 id" ^ 60 eller "Bevaloid" 691-antiskummiddel som leveres af Bevaloid Limited, Beverley, Yorkshire, England. Antiskummid-lerne "Bevaloid" 60 og "Bevaloid" 691 er af paraffinolietypen, men der kan om ønsket anvendes andre antiskummidler, fx af silikonetypen. Ca. 1 vægt%, baseret på tørvægten af polymer-15 bindemidlet, af et paraffinolie-antiskummiddel såsom "Bevaloid" 60 eller "Bevaloid" 619 har vist sig at være effektiv.

(v) Vand

Stigende mængder af vand i formuleringen har vist sig at give mørtler og betoner med faldende styrke. Det er nød-20 vendigt at formuleringen indeholder tilstrækkelig med vand til at give en passende bearbejdelighed, og i almindelighed har det vist sig at være fordelagtig at anvende formuleringer som kun indeholder den mængde vand der er nødvendig til dette formål. Den minimale mængde vand som hensigtsmæssigt kan in-25 korporeres i formuleringen er det der er til stede i den vandige polyakrylatesterdispersion. Dette kan være tilstrækkeligt til visse formål idet den mængde vand der er nødvendig til en passende bearbejdelighed i et vist omfang afhænger af den komprimeringsmetode der skal benyttes ved fremstillin-30 gen af mørtel under anvendelse af formuleringen. Hvis der således fx anvendes mekanisk komprimering så kan en mere vanskeligt bearbejdelig formulering være acceptabel sammenlignet med hvad der kræves ved håndkomprimering. Sædvanligvis foretrækkes der et vægtforhold mellem vand og cement på mindst 35 0,20:1, og dette vægtforhold er med fordel inden for området fra 0,20:1 til 0,30:1.

Når der fremstilles polymermodificerede cementmørtler under anvendelse af de ovenfor beskrevne formuleringer er 11

DK 158510B

det fordelagtigt at blande enhver tilsat vandmængde med po-lyakrylatdispersionen før disse ingredienser sættes til sandet og cementen. Det har vist sig at på denne måde er den totale vandmængde som er nødvendig i formuleringen for at 5 give en acceptabel bearbejdelighed mindre end i det tilfælde hvor vand separat tilsættes cementen og/eller tilslaget eller allerede er til stede i tilslaget ligesom det ville være tilfældet hvis der blev anvendt vådt sand i stedet for i det væsentlige tørt sand som en ingrediens. Fortrinsvis sammen-10 blandes polyakrylatdispersionen, antiskummidlet og enhver mængde tilsat vand og den derved vundne blanding sættes til en blanding af cement og sand eller andet tilslag.

Det første trin af hærdningsprocessen ifølge opfindelsen indebærer anvendelsen af forhøjede temperaturer og høj 15 fugtighed. Anvendelsen af forhøjede temperaturer accelererer cementens hydratisering, og der anvendes fortrinsvis en temperatur som i det mindste er tilstrækkelig til at sikre at størstedelen (fx mindst 75-80%) af cementen erhydratiseret inden for en periode på 24 timer. Det foretrukne temperaturområde 20 til dette formål er fra 35 eller 40°C til 60°C. I den nedre ende af dette område kan det være nødvendigt at gennemføre det første trin af hærdningsprocessen i fulde 24 timer, i den øvre ende af dette område kan hærdning i en så kort periode som 8 timer være tilstrækkelig. Om ønsket kan der anvendes 25 temperaturer over 60°C, fx op til 100°C med stadig kortere nødvendige tidsperioder. Der kan også anvendes højtryksautoklavering med temperaturer på over 100°C.

For at fremskynde hydratiseringén af cementen under det første trin i hærdeprocessen er det nødvendigt at der anven-30 des betingelser med høj fugtighed. I almindelighed bør den relative fugtighed være mindst 75% og den er med fordel inden for området fra 80-100%. Betingelserne med høj fugtighed kan hensigtsmæssigt tilvejebringes ved hjælp af en konventionel fugtighedsovn når der skal anvendes temperaturer op til 100°C.

35 Med højere temperaturer kan der anvendes autoklaver der er i stand til at tilvejebringe høje fugtighedsbetingelser.

Efter det første trin af hærdeprocessen er det sædvanligvis hensigtsmæssigt at udtage den halvhærdede genstand

DK 158510B

12 fra støbeformen og overføre den til en tørreovn til gennemføring af den tørre hærdning i det andet trin af hærdeproces-sen. Halvhærdede støbte genstande af polymermodificeret cementmørtel vundet ved dette trin af fremgangsmåden ifølge 5 opfindelsen har vist sig at have tilstrækkelig styrke til håndtering og transport, og til faktisk at have en styrke sammenlignelig med støbte genstande fremstillet ud fra konventionelle cementmørtler.

Det andet trin af hærdeprocessen gennemføres under 10 tørrende betingelser hvorved der gennemføres hærdning af det polymere bindemiddel. Det er nødvendigt at fugtigheden er væsentligt lavere end i det første trin af hærdeprocessen for at tilvejebringe de nødvendige tørrebetingelser. Sædvanligvis bør dette trin af fremgangsmåden udføres ved en relativ 15 fugtighed som ikke er større end 50% og fortrinsvis ikke større end 45% og om ønsket kan der anvendes betydeligt lavere fugtigheder end dem der repræsenteres ved disse grænser. Temperaturer på mindst 40°C og mere specielt mindst 45-50°C benyttes fortrinsvis. I almindelighed giver anvendelsen af høj-20 ere hærdetemperaturer på dette trin ved fremgangsmåden anledning til produkter med forøget bøjestyrke og der er opnået særligt gode resultater under anvendelse af hærdetemperaturer inden for området fra 55 til 80°C. Endog højere temperaturer i det andet hærdningstrin kan anvendes om ønsket. Det andet 25 trin af hærdeprocessen gennemføres hensigtsmæssigt i en tørreovn og i almindelighed er et tidsrum på ikke over 24 timer tilstrækkeligt. Ved højere temperaturer kan kortere tidsrum være tilstrækkeligt.

I særligt tørre klimaer som fx i Kalifornien, USA, kan 30 det være muligt at gennemføre det andet trin af processen ved omgivelsernes temperatur og fugtighed. Hvis man gør dette vil det andet trin blive forlænget sammenlignet med når der anvendes højere temperatur, navnlig i klimaer hvor betingelserne for høj fugtighed må forventes om natten således 35 at tørreprocessen mest er begrænset til kun en del af hver dag. Alligevel kan den økonomiske fordel ved at gennemføre det andet trin ved fremgangsmåden ved omgivelsernes temperatur og fugtighed overveje enhver ulempe som måtte resultere af en

DK 158510 B

13 sådan metode.

Det vil forstås at der er andre metoder som kan benyttes til at gennemføre den totrinshærdeproces der er angivet ifølge opfindelsen. Fx kan der hensigtsmæssigt anvendes en 5 vakuumovn, en mikrobølgeovn eller en radiofrekvenstørrer til at fremskynde det andet trin af hærdningsprocessen under tørrende betingelser.

Idet produkterne og fremgangsmåderne ifølge opfindelsen er blevet beskrevet med særlig reference til polymermodi-10 ficerede cementmørtler, vil det forstås at den foreliggende opfindelse også kan anvendes til polymermodificerede cementbetoner hvor tilsvarende fordele kan opnås.

Følgende eksempler illustrerer opfindelsen. I disse eksempler er metoden til afprøvning af bøjestyrke følgende: 15 Brudmodulet (MOR) måles ved en firepunkts-bøjeprøve som giver bedre reproducerbarhed for resultaterne med stive materialer end ved en trepunkts-bøjeprøve. Prøverne gennemføres på et Monsanto-tensometer og den benyttede prøves størrelse er 17,78 x 5,08 x 1,27 cm (7 x 2 x 0,5") og prøven 20 har rektangulært tværsnit.

Til at udføre prøven anbringes prøven i prøveapparatet på en sådan måde at belastningspunkterne har lige stor afstand fra prøvestykkets ender og afstanden mellem de to belastningspunkter er større end eller den samme som en tredjedel af 25 det totale spænd. Belastningen påføres således at afbøjningshastigheden er 1,6 mm/min., den sidste belastning ved brud registreres og dimensionerne af det brækkede prøvestykke måles ved brudpunktet.

MOR for prøvestykket beregnes derpå på følgende måde: 30 W er den endelige påførte belastning.

D er afstanden mellem belastningen og den nærmeste ydre støtte.

b er prøvestykkets bredde.

d er prøvestykkets tykkelse.

35 MOR fås af udtrykket MOR = bd^

DK 158510 B

14

Eksempel 1-8 Formulering; 600 g vasket bakkesand, zone 2 sigtet til 0-2,36 mm, l,25%s porøsitet (ifølge britisk standard 812:1967).

5 200 g almindeligt Portland-cement eller hurtigthærden- de Portland-cement.

84 g polymer- eller copolymerdispersion (se følgende tabel).

0,8 g "Bevaloid" 60 eller "Bevaloid" 691 antiskummid-10 del (Bevaloid Limited).

10 ml vand.

Fremgangsmåde til fremstilling af støbt genstand

Sand og cement blandes i en planetblander i 1-2 minut-15 ter. Dispersionen, antiskummiddel og vand blandes separat og efter tilsætning til sandet og cementen fortsættes blandingen i yderligere 2 minutter. Derpå stampes blandingen i støbeforme på 17,78 x 5,08 cm (2 x 7 tommer) og glattes ud til en tykkelse på 10 mm. De fyldte forme opvarmes derpå i 20 en fugtighedsovn ved 50°C og 100%s relativ fugtighed i 24 timer.

Efter udtagelse fra fugtighedsovnen anbringes de halvhær dede støbte genstande i en tørreovn og opvarmes til 75°C igen i 24 timer.

25 MOR-værdierne for 3 således vundne prøvestykker bestem tes ved den ovenfor angivne metode og resultaterne er angivet i følgende tabel.

DK 158510B

15 I t7> ^

I g -H CM

i éj ___ <u —) i

CU O I (pi) d+J S 10 CM -tf co H -tf H

> τί Ό d ή pi s ^ ^ _r , ,

® Ih d 0) : QJdOS m σν ιο oo r·» H vo l H

M dj (d g ^ O tø g ^ CM Η Η Η H CM CM ^

1¾ iH'-' -H--‘C

•μ -μ o ~ tt tu tn μ +j h cm " d -ri O d Id I _ & Ό +j cli cu > - · Ej co n co id in n ·ί s C μ g (U Η X! pd g ......., d.

d id)(l) ffloi nlOS H to σ> oo cm l

> K'dUE'^SS'-' CM CM H —I r-l CM CM

8 ~© i S

M d I * -H 2

O -H <U -H d , _ W

ιμι goO tn (¾ -—· cooc^c^m^cMO (¾

Η I H g O OM ‘ ^ S V S S

M td Ό cd (Ugl CMHoooor-HCMr-· (K)

Q) Ci> dg CMCMiHfHHCMCMH

Μ Ή (d (D d tjig μ cd h ffl ®·η S ",

>1 4-1 = ø H — O

4J O 5H --- -p tn tn O Ό 5 cn H pm 0) Pi y, tn i-ι O g O tt

d cd 'O +J — 2 cm S

•H ,¾ d ir I lor-oomtooinm Oi d ,ϋ (U -H +J · g d •rn >i > i—I cl ^ X Z nHoocnoocMcnc^ >i

® +J d Φ Id O (dg CMCMHHHCMCNH W

CQtntfJ'dgoDg^ ' --J--—- jjl • i r^'d'oo oo r" r- r~~ Ό (, 4j m ^ m <# -ir tp ·5Τ *-0 3 “O,„ill i 11 ° o (O4J0' CDCMlOCntOOOOOO cr> nj fetfi 'ϊl^ln^3'tn'¾,ιn'¾',¾, M-h

_sh --------------i— O H

mi Ό Φ g g t3 m i tu tn -ri &> tu d +j μ ω ® tu -μ cti d +! -p tn'dtu+J σι^ΗΟΗΐηιηοο -d μ rn Irt gd ld^ ^Hr^H'^’COH · (d ro

<U CJHCMU

d -ri -r) (U (UO ^ s _S« g g-- s d .« £ o o o o o tu d r\ 0\ 1—IrHrHiHrHOMOi •Η -ΟΙ I I 1 O I 000 [Λ (Τ,ΗΐηιηιηιηΗΐη μ 4h

Li ID II *>·>“* I " OiM-d ni n. eioieioiffloiats (Uro

o, d U

.Η Ό - o -d I . - 3 2 «Η μ ·η 13 ί tu w y g o cn oocoooo'it^ tn > · sL ^ · iflinhCMOiiOrl'i tU -Η Ό

,_l tn -μ cd invocnH ti d U

O -H (U Ph ζ ^ π« > -μ · g ·μ -μ ^ .1----- Λ > tn

<3 Η μ ·Η (U

j_i 000 00 H to g-μ-Η CD ldhcdhocmcoO >^μ g 1 cd n- ro m <3 .μ cd +> >1 mgugcncny , <u ® H g H Cfl <3 K μ Ό ί O «== K 31 ^ ^

Q. =HsHs = = = S i—i G

4J H OH OHHi—IH i>iM-!H

(¾ (d+Jid-Pfd(tfOfd hu rH gxgxgggg SS?d b>~( ή tu ή tu ·η ·μ ·μ ·μ & ί* d d μ<—i μ η 5η μ μ μ οο ^ phPhAPjPhPhPiPh ty -μ ft = = = = = = = = d4Jg _ ^__ d > tu ---- tu (0 X!

. Q dl U

ω · « M U x

Hd HCM cn^rincor^oo KIK

16 DK 1585108

Eksempel 9 Formulering: 420 g vasket bakkesand, zone 2 sigtet til 0-2,36 mm, l,25%s porøsitet (ifølge britisk standard 812:1967).

5 180 g cenosfærer.

200 g hurtigthærdende Portlånd-cement.

84 g "Primal" B-60A-emulsion (Rohm & Haas (UK) Limited), 47%s harpiks.

0,8 g "Bevaloid" 60 antiskummiddel (Bevaloid Limited).

10 8 ml vand.

Fremgangsmåde til fremstilling af støbte genstande

Sandet, cementen og cenosfærerne sammenblandedes i en planetblander i 1-2 minutter. Proceduren til blanding af 15 de øvrige ingredienser, formning til støbeem'ner og hærdning foregik som beskrevet i eksempel 1-8.

Tre prøvestykker fremstillet på denne måde viste sig —2 at have en gennemsnitlig MOR-værdi på 4,8 MNm med en maxi- —2 mal MOR-værdi på 5,7 MNm 20

Eksempel 10

Formulering: 110 g cenosfærer.

200 g hurtigthærdende Portland-cement.

84 g "Primal B-60A-emulsion (Rohm & Haas (UK) Limited), 47%s harpiks.

0,8 g "Bevaloid 691 antiskummiddel (Bevaloid Limited).

8 ml vand.

30

Fremgangsmåde til fremstilling af støbte genstande

Cementen og cenosfærerne sammenblandedes i en planetblander i 1-2 minutter. Metoden til blanding af de øvrige ingredienser, formning til støbeemner og hærdning foregik som beskrevet i eksempel 1-8.

35 o o

Tre prøvestykker fremstillet pa denne made viste sig -2 at have en gennemsnitlig MOR-værdi på 13,4 MNm , en vægtfylde på 0,82 g/cm^ og en varmeledningsevne ved 3%s fugtighed på 0,174 Wm-1 0C_1.

Claims (11)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af hærdet inørtel og beton og omfattende hærdning af en blanding indeholdende en hydraulisk cement og en vandig dispersion af en polymer 5 ved en to-trins hærdeproces, hvis første trin gennemføres ved høj fugtighed og hvis andet trin gennemføres ved forhøjet temperatur og tørrende forhold på en sådan måde, at polymeren hærder, kendetegnet ved, at den vandige dispersion af en polymer omfatter en vandig dispersion 10 af en polymer eller copolymer af metacryl- eller acrylsyre-ester, idet polymeren eller copolymeren er til stede i en mængde svarende til 10 til 40% baseret på vægten af cementen i blandingen, og idet polymer- eller copolymerdispersionen har en viskositet på mindre end 1,5 Pa.s målt med et 15 Brookfield LVT viskosimeter med spindel 2 ved 12 omdrejninger pr. minut ved 2-3?C og eri mindste filmdannende temperatur (MFT) på ikke under 5°C, samt ved at første trin gennemføres ved en sådan forhøjet temperatur, at cementen hydratiseres.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, 20 at polymer- eller copolymerdispersionen er stabil ved alkaliske pH-værdier på mindst 8 og derover.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at polymer- eller copolymerdispersionen har en pH-værdi på over 8.

4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de fore gående krav, kendetegnet ved, at den vandige dispersion indeholder en copolymer af (i) et alkylmetakrylat eller alkylakrylat, hvor alkylgrupperne har fra 1 til 8 kulstofatomer, og (ii) akrylsyre.

5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de fore gående krav, kendetegnet ved, at blandingen som tilslag indeholder sand med en porøsitet på mindre end 1,5% (målt ifølge British Standard 812:1967) og/eller cenosfærer.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de fore- 35 gående krav, kendetegnet ved, at hærdningsprocessens DK 15851 OB første trin gennemføres ved en temperatur på mindst 35°C og en relativ fugtighed på mindst 75%.

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at hærdeprocessens 5 andet trin gennemføres ved en relativ fugtighed på ikke over 50%.

8. Genstand af hærdet mørtel eller beton fremstillet ved fremgangsmåden ifølge krav 1, kendetegnet ved, at dets tværsnitstykkelse er højst 25 mm og at brud- 10 modulet (MOR) er mere end 22,5 MNm""^.

9. Genstand ifølge krav 8, kendetegnet ved, at -2 MOR-værdien er større end 25 MNm

10. Genstand fremstillet af mørtel eller beton udvundet ved fremgangsmåden ifølge krav 1, kendetegnet 15 ved, at mørtlen eller betonen som letvægtstilslag indeholder mikroskopiske, hule kugler af formalet flyveaske ("cenos-færer") og har en tør vægtfylde på højst halvdelen af tør cementmørtel, som er fremstillet ved anvendelse af en konventionel blanding med et sand/cementforhold på 3,5:1, og _2 20 at genstandens brudmodul er mindst 12 MNm og dets tværsnitstykkelse er højst 25 mm.

11. Genstand ifølge et hvilket som helst af kravene 8-10, kendetegnet ved, at den er en tagsten eller -beklædningsplade.