DK160709B - Fremgangsmaade til fremstilling af syrefaste svovlbetonroer. - Google Patents

Description

i

DK 160709 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af syrefaste svovl betonrør.

Af hensyn til forståelsen defineres i det følgende nogen ud-5 tryk, som anvendes i nærværende beskrivelse og krav:

Port landcementbeton er en konventionel beton, der sædvanligvis omfatter et hærdende bindemiddel, betegnet portlandcement og tilslagsmaterialer (dvs. sten og sann), finkornet fyldstof 10 samt eventuelt luft, fiberarmeringsmateriale, hjælpestoffer og/eller tilsætningsstoffer. Port 1 andcementbeton kan på basis af erfaringen og know-how sammensættes til den pågældende anvendelse, som f.eks. almindelig udstøbning. Sammensætningen af en til rørfremst iΠing ved tørmetoden egnet port 1andcementbe-15 ton, hvor der anvendes vibrering under støbningen, bygger på lang tids erfaring og afhænger bl.a. af hvilket anlæg, der benyttes ved rørfremst i 11 i ngen, og den påtænkte anvendelse af rørene.

20 Svovlbeton = svovl cementbeton er en tilsvarende beton, hvor der i stedet for portlandcement anvendes svovlcement. Eksempler på svovlcement kendes fra litteraturen, hvilket beskrives nærmere nedenfor.

25 Fra US patentskrifterne nr. 4.311.826, 4.348.313 og 4.391.969 kendes svovlcementformuleringer, som omfatter elementært svovl og en blødgører. Blødgøreren, der sædvanligvis udgør ca. 5%, er sammensat af en blanding i forholdet 1:1 af dicyk1openta-dien og oligomerer af cyklopentadien. Fra US patentskrift nr.

30 4.293.463 kendes en svovlcementformulering, der omfatter svovl, en viskositetsforøgende, overfladeaktiv, findelt partikelformet stabilisator, f.eks. flyveaske, samt et olefinisk hydrocarbonpolymermateriale afledt af jordolie og med et indhold af ikke-flygtige bestanddele på over 50 vægt% og et mi-35 ni malt jodtal på ca. 100 cg/g, hvilken polymer er i stand til at reagere med svovl til dannelse af en svovlholdig polymer (se spalte 2, linie 29-37). Tilsvarende svovlcementformuleringer er beskrevet i US patentskrift nr. 4.058.500.

2

DK 160709 B

Svovlcement kan anvendes som erstatning for konventionel cement til fremstilling af beton. Den derved opnåede svovlbeton udmærker sig ved at være bestandig overfor salt- og syreangreb, hvilket f.eks. almindelig portlandcementbeton ikke er.

5 Ved fremstilling af svovlbeton udgør svovl cementen det eneste bindemiddel. Svovlcementen bliver ved opvarmning til ca. 135°C flydende, hvorved svovlbetonen får en bearbejdelighed svarende til bearbejdeligheden hos almindelig beton. Ved afkøling, som almindeligvis sker inden for få timer, udvikler svovlbe-10 tonen sig med enestående egenskaber, blandt andet kan der opnås trykstyrker på ca. 40-60 MPa, trækstyrker på ca. 8-12 MPa, stor slag- og slidstyrke, absolut vandtæthed, bestandighed over for syre- og saltangreb samt bestandighed over for fryse-tø-påvirkninger. Eksempler på svovlbeton og fremstilling deraf 15 er beskrevet i US patentskrifterne nr. 4.025.352, 4.496.659, 4.332.911 og 4.332.912.

På grund af disse egenskaber har svovlbeton fundet anvendelse på mange områder, hvor der er aggressive miljøer, og hvor al-20 mindelig portlandcementbeton bliver nedbrudt. Typiske områder, hvor svovlbetons særlige egenskaber er af speciel interesse, er ved fremstilling af gulve, belægninger, fundamenter, vægge, syrebassiner, tanke, kloaksystemer og lignende.

25 Selv om der således er mange grunde til at anvende svovlbeton, har man ikke hidtil fundet nogen acceptabel metode til fremstilling af betonrør ud fra svovlbeton. Der er ganske vist foreslået forskellige metoder til fremstilling af sådanne rør, men ingen af disse metoder kan betragtes som tilfredsstillende 30 set fra et teknisk-økonomisk synspunkt. Eksempler på kendte metoder til fremsti 11 i ng af svovl betonemner fremgår af følgende patentskrifter: I US patentskrift nr. 3.954.480 beskrives betonmaterialer, be-35 tongenstande og fremgangsmåder til fremstilling af genstandene, hvor en del af den konventionelle cement er erstattet med svovl, fortrinsvis blødgjort svovl. Der er således tale om en 3

DK 160709 B

kombination af svovlcementbeton og konventionel beton. Ved fremstilling af disse betongenstande eller betonvarer bliver materialet formet til den ønskede form og sammenpresset, hvorefter produktet skal henstå for at sikre hel eller delvis hy-5 dratisering af cementbestandde1 en. Derefter opvarmes det hy-dratiserede produkt til en temperatur, der ligger over svovlets smeltepunkt, for at plastificere svovlet, hvorefter den fremstillede betonvare afkøles og er færdig. Denne proces er meget tidskrævende, idet der dels kræves tid til den delvise 10 eller fuldstændige hydratisering af cementen, og idet varme behandlingen normalt gennemføres ved opvarmning i 1 til 5 timer ved en temperatur på 121-177°C. Desuden betyder indholdet af konventionel cement, at man ikke i fuldt omfang opnår svovlbetons ovennævnte fordele.

15 I US patentskrift nr. 4.134.775 beskrives genstande, der er anvendelige som strukturelementer, f.eks. mursten, bygningsblokke, støbeforme, gesimser og lignende, bestående i det væsentlige af en tredimensionel matrix af størknet svovl og et 20 fast partikelformet, uorganisk materiale fordelt i matrixen, hvilket partikel formede, uorganiske materiale udgør 20 til 80 vægt% af genstanden. I det mindste en del af det partikefor-mede, uorganiske materiale er i kke-fragmenteret flyveaske, idet flyveasken udgør 20-60 vægt% af genstanden. Det part i kel -25 formede, uorganiske materiale har en partikelstørrelse i området fra 0,0005-10,0 mm, og den maksimale partikelstørrelse skal være lille i sammenligning med genstandens mindste dimension. Genstanden fremstilles ved at blande svovlbeton ved rumtemperatur og anbringe blandingen i en form. Herefter opvarmes 30 blandingen, indtil svovlet smelter. Ved den efterfølgende afkøling opnår materialet sin styrke. En sådan genstand har en hårdhed, der er signifikant større end for størknet svovl og en trykstyrke, der er større end den, der opnås hos ældet, udstøbt beton. De fremstillede genstande kan også udformes som 35 små pellets ved ekstruder ing. Sådanne pellets kan gensmeltes ! til brug på stedet. Den fra US patentskrift nr. 4.134.775 beskrevne teknik er tidskrævende, og den kan kun anvendes til 4

DK 160709 B

små genstande, og kan således ikke anvendes til rørproduktion i industriel målestok.

I US patentskrift nr. 4.256.499 beskrives formede svovlbe-5 tongenstande og fremstillingen af disse ud fra et støbeligt materiale af mineral aggregat, mineralbindemiddel, en svovlbe-standdel, såsom elementært svovl, og en flydende bærer, såsom vand. Blandingen sammenpresses og formes til et formet legeme ved et forhøjet tryk, tørres for at fordampe den flydende 10 bærer og opvarmes for at smelte svovlet, hvorefter genstanden afkøles for at størkne svovlet, hvorved mineralmaterialerne bindes ind i en matrix med svovl. Anvendelsen af en flydende bærer giver en besværlig og tidsrøvende fremstillingsproces, idet materialet efter at være blevet komprimeret og udstøbt 15 skal tørre indtil den flydende bærer i det væsentlige er fordampet .

I US patentskrift nr. 4.426.458 beskrives et fiberarmeret svovlbetonmateriale, der ifølge skriftet foreslås anvendt til 20 fremstilling af betongenstande, som f.eks. belægningsten, strukturelementer, kantsten, afløbsrender og rør. Svovlbeton-materialet omfatter svovlcement, aggregat og fiberelementer i form af bundter af filamenter med en længde på mindst 3 cm. Aggregatet kan have følgende partikelstørrelsesfordeling: 25 15 - 80 vægt% med en diameter større end 4,75 mm, fortrinsvis 1,5 til 4 cm, 5-85 vægt% med en diameter fra 150 pm til 4,75 mm, 5-15 vægt% med en diameter mindre end ca. 150 μπ».

30

Fremstilling af svovl betongenstande ifølge dette US patentskrift kan foregå ved sammenblanding af forvarmet aggregat med smeltet svovl og fiberelementer i et blandeapparat ved ca. 120 til ca. 140°C. Efter sammenblanding udstøbes den varme blan-35 ding. US patentskriftet beskæftiger sig alene med problematikken i forbindelse med fiberarmering. Der er i skriftet ingen anvisninger, der gør det muligt for fagmanden at fremstille svovlcementbetonrør i industriel målestok.

5

DK 160709 B

I EP 0.048.106 beskrives svov1 mater i a 1 er, indbefattet svovlbeton, som omfatter part i kel formet, uorganisk aggregat, i hvilke materialer aggregatet er bundet i en matrix af svovl komponenten, hvori er indeholdt et stort antal små, indblandede cel -5 ler. Genstande, som ifølge skriftet skulle kunne fremstilles ved støbning af sådanne svovlbeton, omfatter f.eks. belægningssten, strukturelementer, kantsten, afløbsrender og rør.

Det oplyses dog ikke, hvorledes man kan fremstille rør. De indblandede celler, som f.eks. kan bestå af gasser, såsom 10 luft, oxygen, nitrogen, carbondioxid, halogencarboner eller findelt, porøst partikelformet materiale kan indblandes i materialet på forskellig vis under fremstillingen af svovlmaterialerne. Som en foretrukket fremgangsmåde til fremstilling af svovl beton angives, at det uorganiske aggregat først for-15 varmes til en temperatur på ca. 115 til ca. 160°C, hvorefter det blandes i et egnet blandeapparat med den flydende svovlcement, indtil en i alt væsentligt homogen blanding er opnået, idet temperaturen fastholdes under blandeprocessen. Den varme blanding udstøbes efterfølgende ved anvendelse af formudstyr.

20 Tidspunktet for indføring af de små, indblandede celler afhænger af den anvendte metode derfor. EP patentansøgningen vedrører metoder til indblanding af luft, men der gives i ngen anvisninger om, hvorledes man skal fremstille svovl cementbetonrør i industriel målestok.

25

Af yderligere relevant litteratur kan nævnes: US patentskrift nr. 4.188.230, hvor der beskrives en fremgangsmåde til fremstilling af cylindriske genstande ud fra 30 svovlbeton ved støbning i stålforme ved stuetemperatur, hvor stålformene vibreres på et vibrationsbord. De fremstillede genstande er imidlertid ganske små, og fremgangsmåden kan ikke anvendes til fremstilling af store svovl betongenstande, såsom j i svovl betonrør. Fra GB patentansøgning nr. 2.118.163 kendes en : 35 svovlbetonsammensætning, der indeholder 10 vægt* svovlcement, : 10 vægt* flyveaske og 80 vægt* tilslag, hvilket omregnet sva- ! rer til 13 rumfangs* svovlcement, 11 rumfangs* flyveaske og 6

DK 160709 B

76% tilslag. I ansøgningen er der dog ingen anvisninger, om hvorledes der kan fremstilles svovl betonrør med store dimensioner ved tørmetoden.

5 Ulemperne ved fremstillingen af disse og andre svovl betonvarer er generelt, at den smeltede svovlbeton er meget flydende, hvilket giver problemer såsom behov for mange forme, rensning af formene mellem hver afstøbning, da noget af materialet vil hænge ved, krympning, som igen bevirker forkerte slutdi-10 mensioner, bundfældning af aggregatet og segregation af aggregatet og smeltet svovl under afkølingsprocessen. Det har på denne baggrund hidtil været den almindelige opfattelse blandt fagfolk, at produktion af svovlbetonrør kræver specialudstyr og særlig håndtering.

15

Denne opfattelse hos fagfolk om, at det er en kompliceret opgave at fremstille rør ud fra svovlbeton, underbygges yderligere af, at det blandt fagfolk er kendt, at en fabrikant i Canada gik fallit for 10 år siden efter et forgæves forsøg på 20 fremstilling af svovlbetonrør, og at en virksomhed i USA ligeledes har måttet opgive at fremstille svovlbetonrør selv efter en investering på 1.000.000 US$.

Det kan supplerende oplyses, at det ved International Sulphur 25 Concrete Symposium & Workshop, arrangeret af The Sulphur Institute, Oktober 14-15, 1986 i Washington, D.C., blev fremført af Alfred Ecker (OMV Aktiengesellschaft, Østrig) at "aggregate grading according to the specifications of Portland cement concrete is unsatisfactory for sulphur concrete". Vedrørende 30 muligheden for at fremstille rør af svovlbeton oplystes, at fremstilling ved centrifugalmetoden giver problemer med segregation og indre spændinger. Desuden anførte A. Ecker, at "pre-fabrication of sulphur concrete parts seems to be very easy, but casting, vibrating and mould construction require exten-35 sive experience, in that sulphur concrete is a thermoplastic material for which specialized handling is necessary". "The transmission of sulphur concrete technology from laboratory to

DK 160709 B

commercial production is difficult and expensive". Ved det ovennævnte Symposium gav foredragsholderne Thomas A. Sullivan (Consultant) og William C. McBee (U.S. Bureau of Mines) udtryk for en tilsvarende opfattelse.

5

Der kendes flere metoder til fremstilling af rør af portland-cementbeton. Blandt disse kan nævnes centrifugalmetoden, der kræver kompliceret udstyr, den såkaldte vådmetode, der kræver lang afbindingstid før afformning, og tørmetoden. Ved tørme-10 toden anvendes en meget kraftig vibrering. Den kraftige vi b-rering pakker de faste partikler tæt sammen på en sådan måde, at portlandcementbetonrørene kan afformes umiddelbart efter udstøbn i ng.

15 Hærdningen af portlandcementbetonrørene skyldes en kemisk proces mellem por11 andcement og vand samt eventuelle pozzulaner og tilsætningsstoffer. Normalt anses 28 døgn for fuld hærdningstid. De første døgn efter støbning har portlandcementbetonrørene således ringe styrke.

20

Da der kræves vand til den kemiske proces er portlandcementbetonrørene meget følsomme over for udtørring, især i de første døgn efter udstøbni ngen. Afhængig af hærdningsforholdene er der således store variationer i kvaliteten af de produ-25 cerede port 1andcementbetonrør.

Portlandcementbetonrør er ikke 100¾ vandtætte, idet der i port 1 andcementbeton altid er et mere eller mindre tæt kapil-larporesystem. Aggressive stoffer som salte og syrer kan så-30 ledes trænge ind i betonen og nedbryde den.

Port 1andcementbetonrør er altså ikke modstandsdygtige overfor syreangreb, eksempelvis svovlsyreangreb. I store kloakledninger dannes der ofte på grund af forskellige bakterier hy-35 drogensulfid, som på kloakrørets øverste del omdannes til svovlsyre, som hurtigt nedbryder portlandcementbetonrørene.

Dette er især et problem i varme lande, således er der i dag behov for udskiftning af hele kloaksystemet i Los Angeles. j 8

DK 160709 B

Portlandcementbeton til fremstilling af rør kan fremstilles af en blanding af sand (gruspartikler mindre end 4 mm) og cement eller en blanding af sand og sten (gruspartikler større end 4 mm) og cement. Typiske sammensætninger kan være: 5 portlandcement 200-400 kg/m3 flyveaske 0-150 kg/m3 sand 800-1800 kg/m3 sten 0-1000 kg/m3 10 vand 120-140 kg/m3

Endvidere kan der anvendes forskellige kemiske eller mineralske tilsætningsstoffer.

15 Da der er vand i portlandcementbeton, kan materialet i modsætning til svovlbeton ikke udstøbes i frostvejr.

Der findes i dag metoder til at coate portlandcementbetonrør, f.eks. med epoxy, men metoderne er dyre og behæftet med visse 20 svagheder. Således kræves der store sikkerhedsforanstaltninger ved arbejde med epoxy på grund af dettes sundhedsskadelige, f.eks. kræftfremkaldende, egenskaber. Desuden er det problematisk at sikre, at coatningen bliver tilstrækkelig tæt. Dette gælder også ved en anden form for tætning, hvor man forer 25 [eng: line] med plastmateriale. Ved den sidstnævnte metode opstår der især ved rørsamlingerne store tætningsproblemer.

Der er således i Danmark og stort set alle andre industrialiserede lande et stort behov for korrosionbestandige rør, både 30 i forbindelse med udskiftning af eksisterende rørsystemer og ved anlæg af nye systemer.

Som nævnt ovenfor har det ikke hidtil været muligt at fremstille svovlbetonrør på en tilfredsstillende måde, således at 35 disse rør kunne anvendes på områder, hvor portlandcementbetonrør ikke er tilstrækkeligt modstandsdygtige. Der foreligger således et stort behov for svovlbetonrør, der kan fremstilles 9

DK 160709 B

på en økonomisk og effektiv måde, f.eks. ved anvendelse af allerede eksisterende konventionelt udstyr til fremstilling af portlandcementbetonrør.

5 Det har nu overraskende vist sig, at sådanne svovl betonrør kan fremstilles ud fra et konstruktionsmateriale, der ud fra nærmere bestemte principper er sammensat i analogi med sådanne sammensætninger af por11 andcementbeton, som er velegnede til rørfremstilling ved tørmetoden.

10

Disse pr i nci pper går ud på, at port!andcementbetonens pasta-bestanddele, dvs. cement, finkornet fyldstof og vand, erstattes stort set med den samme rumfangsandel af svovlpasta, dvs. svovlcement plus finkornet fyldstof. De øvrige bestanddele, 15 dvs. især sten, sand og luft holdes stort set uændret med hensyn til rumfangsandel og partikelstørrelsesfordeling. Til opnåelse af den nævnte analogi gennemføres blandingen og udstøb-ningen ved en temperatur, hvor svovlpastaen har de samme rhe-ologiske egenskaber, som port 1andcementpastaen ved normal ud-20 støbningstemperatur. For svovlpastaen ligger en sådan temperatur normalt i området 120 til 150°, især fra 130 til 140°C.

Ved anvendelse af den nævnte analogi opnår man en materiale-25 sammensætning, der kan udstøbes ved meget kraftig vibrering, hvilket sikrer at formen udfyldes helt samtidig med, at det udstøbte rør vil kunne stå selv umiddelbart efter udstøbnin-gen, dvs. således at røret straks kan udtages fra formen (afformes). I en sådan materialesammensætning og under sådanne 30 betingelser bliver det partikelformede materiale pakket tæt, og de enkelte partikler vil stort set røre ved hinanden, idet de kun er omsluttet af en tynd hinde af svovlcement.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at anvise en 35 fremgangsmåde til fremstilling af syrefaste svovl betonrør, der kan gennemføres på en økonomisk acceptabel måde, f.eks. på eksisterende, konventionelle anlæg til fremstilling af portlandcementbetonrør ved tørmetoden.

10

DK 160709 B

Dette opnås med en fremgangsmåde, der ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at man anvender tørmetoden, idet man a) formulerer et svovlbetonkonstrukti onsmater i a 1 e ud fra 5 svolvcement og de i svovlbeton traditionelt anvendte ingredienser, idet forholdet mellem de anvendte ingredienser afpasses på en sådan måde, at materialet ved sammenblanding giver en tør blanding ved en temperatur, hvor svovlcementen er flydende, 10 b) sammenblander konstruktionsmaterialets bestanddele og indstiller blandingens temperatur på en værdi, hvor svovl cementen er flydende, 15 c) ved den nævnte temperatur udstøber blandingen i en rørform, mens formen underkastes kraftig vibrering, idet der anvendes en form, der er foropvarmet til en temperatur på op til 160°C, fortrinsvis 120-140°C, og 20 d) udtager det støbte rør fra formen, mens svovlcementen stadig er flydende.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen udstøbes svovlbetonrør under kraftig vibration, og de dannede emner kan afformes og 25 stå selv umiddelbart efter udstøbningen, dvs. mens svovlcementen stadig er flydende. Sådanne emner kan f.eks. være rør til afløbssystemer, men der kan naturligvis også være tale om andre, vanskeligt støbelige emner med en kompliceret form og/ eller af en sådan størrelse, at de vanskeligt kan fremstilles 30 ved simpel udstøbning. Det er således ikke nødvendigvis afgørende, om emnerne har en form, der kan defineres som rørform.

Som svovlcement i svovlbetonrørene kan anvendes en hvilken som helst type af svovlcement. Svovlcement omfatter hovedsageligt 35 elementært svovl, der kan være umodificeret eller modificeret på forskellige måder. Som ikke begrænsende eksempler på svovlcement kan nævnes dem, der er beskrevet i de tidligere nævnte 11

DK 160709 B

US patentskrifter nr. 4.311.826, 4.348.313, 4.391.969, 4.293.

463 og 4.058.500. Svov1 cementen anvendes typisk i en mængde på 5-30 rumfangs*, fortrinsvis 7-14 rumfangs*.

5 Ved siden af svovlcement omfatter den ovennævnte svovlpasta et finkornet fyldstof. Fyldstoffet har en partikelstørrelse på 0-0,25 mm. Dette svarer stort set til grænserne for partikelstørrelsen hos almindelig port 1 andcement. Middelpartikelstørrelsen er sædvanligvis ca. 0,016 mm, hvilket også svarer til 10 middelpartikelstørrelsen hos port 1 andcement og flyveaske. Afhængigt af de i betonblandingen indgående grusmaterialers beskaffenhed kan fyldstoffet varieres i størrelse og mængde og kan eventuelt sammensættes af to eller flere forskellige materialetyper. Det er nødvendigt at have en vis mængde fyldstof 15 i forhold til den anvendte mængde af svovlcement for at sikre en tilstrækkelig tæt pakning af de faste partikler. Derved opnår man, at svovl betonrørene vil kunne afformes umiddelbart efter støbningen uden at miste formfastheden, således at betonrørene kan "stå selv". Fyldstof indholdet sikrer endvidere, 20 at der opnås en passende pasta af svovlcement og fyldstof, således at svovl cementen ikke skiller sig ud fra svovlbetonblandingen. Fyldstofmaterialet sikrer også, at de fremstillede svovl betonrør får den nødvendige tæthed. Eksempler på fyldma-terialer, der kan anvendes, omfatter flyveaske, pozzulaner og 25 mineralsk fyldstof, såsom stenmel eller silicamel, eller blandinger deraf. Der kan anvendes et hvilket som helst fyldstofmateriale, der opfylder de ovennævnte funktioner, under forudsætning af, at de fremstillede svovl betonrør får den ønskede kvalitet, såsom bl.a. med hensyn til bestandighed over for 30 syre, f.eks. svovlsyre. Fyldstoffet udgør typisk 3-40 rumfangs*, fortrinsvis 10-20 rumfangs* af svovl betonen.

Som tilslagsmateriale anvendes konventionelle grusmaterialer. Grusmaterialer med en partikelstørrelse på mindre end 4 mm 35 betegnes som sand, mens grusmaterialer med en partikelstørrelse større end 4 mm betegnes sten. Partikelstørrelsesfordelingen er af afgørende betydning både ved støbningen og for egen- 12

DK 160709 B

skaberne hos de færdige svolvbetonrør. Det har ved den foreliggende opfindelse vist sig, at man kan anvende et tilslagsmateriale med en partikelstørrelsesfordeling, der svarer nøje til partikelstørrelsesfordelingen hos en tilsvarende portland-5 cementbeton, der er tilpasset til rørproduktion. Ved at anvende den tilsvarende partikelstørrelsesfordeling opnås tilsvarende egenskaber under støbningen. Partikelstørrelses^forde-lingen varierer noget afhængig af godstykkelsen, idet der med fordel kan anvendes større partikler ved større godstykkelser.

10 I typiske svovlbetonblandinger udgør sten 0-70 rumfangs%, fortrinsvis 30-45 rumfangs^, og sand udgør 10-80 rumfangs%, fortrinsvis 28-40 rumfangs%.

De færdige svovlbetonrør indeholder sædvanligvis 1-10% luft, 15 fortrinsvis 2-6% luft, særligt foretrukket 3-5% og mest foretrukket ca. 4% luft. Luftindholdet foreligger som indfanget luft (eng.: entrapped air), som kommer ind i svovlbetonen under blandingsprocessen. Et luftindhold af den nævnte størrelse, f.eks. 2-6%, har ingen negativ virkning på betonens kvali-20 tet, f.eks. med hensyn til tæthed, idet der er tale om små luftbobler, som ikke er indbyrdes forbundet (eng.: interconnected). Tværtimod giver et luftindhold af den nævnte størrelse den gunstige virkning, at der kommer færre spændinger i betonen, når den svinder under afkølingen.

25

Svolvbetonrørene kan endvidere om ønsket indeholde hjælpe-og/eller tilsætningsstoffer. Som eksempel på sådanne kan nævnes hjælpestoffer til at give en mikroluftporestruktur med f.eks. et luftindhold på 4-8%. Normalt vil mængden af hjælpe-30 og/eller tilsætningsstoffer ikke overskride 10 rumfangs%, såsom ikke over 5 rumfangs%, 3 rumfangs% eller 1 rumgangs%, regnet på svovlbetonrørmaterialets rumfang.

Det er også muligt at forbedre svovl betonrørenes styrke ved 35 tilsætning af et armeringsmateriale, såsom fibre eller fiberelementer i en mængde på 0 til 5 rumfangs%. Ved tilsætning af sådanne fibre eller fiberelementer kan såvel sejhed som træk- 13

DK 160709 B

styrken forøges væsentligt. Som eksempler på fibermaterialer kan nævnes plastfibre, glasfibre og stålfibre.

Ved formulering af svovlcementbetonen til fremstilling af rør 5 går man som nævnt frem på samme måde som ved formulering af konventionelle port 1 andcementbetoner til rørfremstilling, idet man sikrer sig, at den ovennævnte analogi er opfyldt. Ved denne analogi anvender man som nævnt i det væsentlige samme rumfangsandel af grus, sand, luft og hjælpe- og/eller tilsæt-10 ningsstoffer samt i det væsentlige samme mængde af pastabe- standdele. Hos portlandcementbeton omfatter pastabestanddelene portlandcementen, fyldstof og vand, og hos svovl cementbetonen består pastaen af svovlcement plus fyldstof. For at sikre den nævnte analogi formulerer man fortrinsvis sin svovlcementbe-15 ton således, at svovlcementen udgør stort set den samme rumfangsandel som vandet i portlandcementbetonen, mens fyldstoffet udgør en rumfangsandel, der stort set svarer til rumfangsandelen af port 1 andcement og fyldstof i portlandcementbetonen.

20 En sammensætning af konstruktionsmaterialet til fremstilling af svovl betonrør ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der har vist sig særligt velegnet, indeholder regnet i rumfangs% 5-30% svovlcement, 25 0-70% sten med en partikelstørrelse over 4 mm, 10-80% sand med en partikelstørrelse op til 4 mm, 3-40% finkornet fyldstof, 1-10% luft, 0-5% fiberarmeringsmateriale, og 30 1-10 hjælpe- og/eller tilsætningsstoffer.

Et specielt velegnet konstruktionsmateriale er i rumfangs% sammensat af følgende 35 7-14% svovlcement, 30-45% sten med en partikelstørrelse over 4 mm, 28-40% sand med en partikelstørrelse op til 4 mm, DK 160709 B ' 14 10-20% finkornet fyldstof, 2-6% luft, 0-3% fiberarmer ingsmateriale, og 0-10% hjælpe- og/eller tilsætningsstoffer.

5

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan man gå frem på følgende måde.

De vigtigste bestanddele, såsom sten, sand og svovlcement, 10 foropvarmes til ca. 130-160°C. En sådan foropvarmning nedsætter i betyde!igt omfang det tidsrum, der går til indstilling af blandingens udstøbni ngstemperatur. I praks i s kan man med fordel anbringe sten og sand svarende til en dagsproduktion i hver sin silo, hvor materialerne opvarmes, f.eks. elektrisk 15 eller med varm luft. Produktionen startes ved at man sammenblander bestanddelene i et blandeaggregat, såsom en tvangsblander, f.eks. en såkaldt panmixer eller en svovlblander og indstiller til en temperatur, hvor svovl cementen er flydende, dvs. ca. 135°C. Ved denne temperatur udstøbes svovlbetonen 20 under anvendelse af produktionsudstyr, som er kendt til produktion af portlandcementbetonrør ved tørmetoden. Som eksempel på produktionsudstyr kan nævnes rørproduktionsmaskiner med en vibrerende indvendig kerne, såsom dem der leveres af Peders-haab Maskinfabrik, Brønderslev, Danmark, og maskiner med vi-25 brationsbord, såsom dem der leveres af Betodan, Vejle, Dan mark. Det anvendte produktionsudstyr kan f.eks. bestå af et vibrationsbord med en fast kerne, en udvendig aftagelig form samt en løs bundring. Formudstyret opvarmes forud for produktionens start, f.eks. ved hjælp af varm luft eller elektrisk, 30 op til 160°C, fortrinsvis 120-140°C. De anvendte varmesystemer kan med fordel være termostatstyrede. Denne foropvarmning af formudstyret er nødvendig for at sikre, at svovlbetonen ikke bliver for hurtigt kold, hvilket ville resultere i, at svovlcementen størkner og klæber fast til formmaterialet. Ved en 35 kontinuerlig produktion, dvs. hvor man normalt fremstiller 8 til 10 rør i timen, må det forventes at varmeafgivelsen fra den varme svovlbeton vil være tilstrækkelig til at holde form- 15

DK 160709 B

materialet opvarmet, og at det således kun vil være nødvendigt at tilføre varme før start af anlægget. Hvor det er praktisk muligt kan formmaterialet varmeisoleres.

5 Udstøbningen sker under kraftig vibrering i ca. 4 minutter.

Ved vibrationen sker der en tæt sammenpakning af tilslagspartiklerne (sten og sand), således at disse sammen med fyldstofpartiklerne næsten rører hinanden med en tynd hinde af svovlcement omkring de enkelte partikler. Til vibrationen kan an-10 vendes et hvilket som helst vi brat ionsudstyr, f.eks. med vibrationsbord eller med vibrerende kerne.

Efter udstøbningen løftes den udvendige form plus svovlbeton-røret fri af den indvendige kerne med kran, idet der løftes på 15 bundringen. Røret stilles herefter på bundringen, således at den udvendige form nu kan løftes af. Herefter står røret selv.

Til formudstyret kan der om nødvendigt anvendes formolie for at undgå, at svovlbetonen klæber fast til formene. Dette pro-20 biem kan også løses ved hjælp af en klæbefri belægning, f.eks. en polytetrafluorethylenbelægning. Endvidere bør bundringen være forvarmet til ca. 145-160®C for at sikre fuldstændig var-meudvidelse af bundringen, før svovlbetonrøret størkner. Hvis dette ikke sikres, vil røret klemme omkring bundringen under 25 afkølingen. Dette kan vanskeliggøre fjernelsen af røret fra bundringen og kan bevirke, at røret revner. Til løsning af disse problemer kan bundringen fremstilles af et materiale med højere varmeudvidelseskoefficient. Det er også en mulighed at i lette fjernelsen af røret fra bundringen ved afkøling af 30 ringen til f.eks. 10°C, når røret har nået en temperatur på 1 f.eks. 50eC. Svovlbetonens styrke ved denne temperatur muliggør en sådan fjernelse.

Efter afformning opnår svovl betonemnerne tilstrækkelig styrke 35 til, at de afhængig af godstykkelsen kan flyttes efter 2 til 4 timer, og emnerne kan leveres på byggepladsen eller udlæg- ni ngsstedet al lerede dagen efter. I modsætni ng hertil skal i

DK 160709B

16 emner af portlandcementbeton afhærdes i ca. 28 døgn, før de kan leveres. I forhold til den i dag anvendte portlandcement-betonproduktion er der således med svovlbeton mulighed for selv med begrænset lagerplads at producere i døgndrift, hvil-5 ket kan have betydning, idet der er betydelige udgifter forbundet med de store avancerede rørmaskiner. Desuden kræves der mindre oplagringsplads for de færdige emner. Den korte produktionstid gør det også muligt at foretage tilpasninger af produktionen efter behov, og man vil kunne opfylde akutte behov 10 hos kunderne.

Svovlbetonemner hærdner ved afkøling, og de forringes ikke på grund af udtørring, hvilket kan være tilfældet for portland-cementbetonemner. Derfor kan man producere svovlbetonemner med 15 en langt mere ensartet kvalitet sammenlignet med portlandce-mentbetonemner. Det er endvidere en fordel, at svovlcementbeton ikke indeholder vand, idet man derved kan foretage ud-støbningen uden problemer i frostvejr. Desuden er svovlcementbetonen et i sig selv korrosionsbestandigt materiale.

20

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan man med fordel anvende formudstyr, der forud for udstøbningen har en temperatur på op til 160°C, fortrinsvis fra 80 til 150°C, navnlig fra 100 til 145°C, især fra 125 til 135°C. Denne foropvarmning sikrer 25 mod, at svovlet afsætter sig på formmaterialet, idet svovl har et smeltepunkt på ca. 120eC.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen gennemfører man med fordel ovennævnte trin a) ved, at man indstiller bestanddelenes 30 temperatur på 120-150°C, fortrinsvis 130-140°C, dvs. så man sikrer sig, at svovlet er flydende.

Af praktiske grunde kan man med fordel foropvarme en eller flere af konstruktionsmaterialets bestanddele eller blandinger 35 af flere bestanddele hver for sig til en temperatur op til 170eC, fortrinsvis fra 130 til 160eC. På denne måde opnås en betydelig reduktion af den tid, der medgår til indstilling af 17

DK 160709 B

temperaturen, idet den opnåede blanding allerede har en temperatur tæt på den ønskede udstøbningstemperatur.

Yderligere omfang for anvendelse af den foreliggende opfindel-5 se vil blive åbenbar efter den detaljerede beskrivelse nedenfor. Det skal imidlertid forstås, at den detaljerede beskrivelse og de specifikke eksempler, som beskriver foretrukne udførelsesformer for opfindelsen, kun er givet til illustrationsformål, idet forskellige ændringer og modifikationer inden-10 for opfindelsens ånd og omfang vil blive åbenbare for fagfolk på området ud fra denne detaljerede beskrivelse.

Opfindelsen belyses nærmere med de efterfølgende illustrative og ikke begrænsende eksempler.

15

Eksempel 1 Nærværende eksempel angiver et indledende forsøg, hvx>r man gik ud fra den port landcementbetonbi and ing, der normalt benyttes 20 til rørfremsti 11ing på det benyttede anlæg. Denne blanding har følgende sammensætning:

Bestanddel_kq/m3_1 /m3_ 25 Portlandcement 280 89

Flyveaske 100 45

Sand 0-4 mm 900 346

Sten 4-8 mm 900 346

Vand 132 132 30 Luft - 40

Det blev først forsøgt kun at udskifte vandet med et tilsvarende rumfang svovlcement, dvs. teoretisk 251 kg/m3. I praksis blev den ønskede konsistens opnået med en lidt mindre 35 svovlcementmængde.

I fravær af vand fungerer portlandcementen ikke længere som bindemiddel, men som et fyldstof. Den anvendte svovlbetonblan- ding havde følgende sammensætning: 18

DK 160709 B

Sammensætning nr. 1 5 Bestanddel kq/m3 1/m3

Portlandcement 288 92

Flyveaske 102 46

Sand 0-4 mm 926 356 10 Sten 4-8 mm 926 356 !

Svovlcement* 209 110

Luft - 40 * I alle eksemplerne er anvendt en svovlcement, der er sam-15 mensat af 95 vægt% svovl og 5 vægt% blødgører i form af en blanding i vægtforholdet 1:1 af dicyklopentadien og oligome-rer af cyklopentadi en, og som leveres af KKKK A/S, København, Danmark og Chemical Enterprices, Houston, Texas, USA under varebetegnelsen CHEMENT® 2000.

20

Med sammensætning 1 blev der foretaget forsøg i fuld målestok på et eksisterende anlæg til fremstilling af konventionelle port 1andcementbetonemner. Ved forsøget blev svovlbetonen udstøbt ved en temperatur på ca. 135°C, og det anvendte form-25 udstyr var opvarmet til en temperatur på 80-120°C. Udstøbnin-gen skete på for port 1 andcementbeton konventionel måde under anvendelse af en kraftig vibration i ca. 4 minutter. Efter udstøbningen blev svovlbetonemnerne afformet med det samme.

30 Der blev foretaget støbning af to forskellige typer af emner, nemlig Euro-rørpropper og GT-kegler. Euro-rørpropper er beregnet til afpropning af rørledninger. Den fremstillede Euro-rør-prop-type var af en dimension, der passer til rør med en indre diameter på 60 cm. Euro-proppen har i det væsentlige en form 35 svarende til en cy1 inderformet, fladbundet skål, hvor cylinderen har en indre diameter på 60 cm, og dens største ydre diameter er på 76 cm. Højden er på 15 cm, mens skålens bund har

DK 160709B

19 en tykkelse på 8 cm. De fremstillede GT-kegler har en højde på 40 cm, den indre diameter i enderne er på henholdsvis 80 og 60 cm, og godstykkelsen er 6 cm. Begge disse emner er forholdsvis simple i form, men erfaringen fra portlandcementproduktion har 5 vist, at disse emner kan give afformningsproblemer. Med undtagelse af de to første forsøg på fremstilling af rørpropper, hvor der ikke blev benyttet formolie, kunne der uden problemer fremstilles 4 Euro-propper, hvorefter der blev fremstillet 5 GT-kegler uden problemer. Den anvendte svovlbeton-10 sammensætning nr. 1 har ved laboratorieundersøgelse vist en revnefri struktur og et luftindhold på 3,4%. Trykstyrken er større end 55 MPa.

Eksempel 2 IS

På basis af sammensætning 1 fremstilledes en ny blanding, hvor også port 1 andcementen blev udskiftet med den tilsvarende rumfangsandel flyveaske: 20 Sammensætning nr. 2

Bestanddel_ko/m3_1 /m3

Flyveaske 315 143 25 Sand 0-4 mm 942 362

Sten 4-8 mm 942 362

Svovlcement 177 93

Luft - 40 30 På samme måde som i eksempel 1 fremstilledes 7 GT-kegler uden problemer.

Laboratorieundersøgelse viser, at materialet er frit for revner og har et luftindhold på 3,1 %. Trykstyrken er over 55 35 MPa.

20

DK 160709 B

Eksempel 3 På samme måde som i eksempel 1 og 2 fremstilledes uden problemer 8 GT-kegler ud fra følgende blanding: 5

Sammensætning 3

Bestanddel_kq/m3_1 /m3 10 Flyveaske 313 142

Sand 0-4 mm 838 322

Sten 4-8 mm 1047 403

Svovlcement 177 93

Luft - 40 15

Eksempel 4 På et konventionelt anlæg til fremstilling af portlandcement-betonemner udførtes et forsøg i fuld skala ved udstøbning af 20 GT-rør med følgende dimensioner: indvendig diameter 60 cm, højde 200 cm, godstykkelse 8 cm og vægt ca. 1000 kg/emne.

Det anvendte udstyr bestod af et vibrationsbord med en fast kerne, en udvendig aftagelig form og en løs bundring. Den ud-25 vendige form var forsynet med en varmeisolerende kappe. Formudstyret blev ved hjælp af varm luft opvarmet til ca. 80 -120°C. Efter udstøbning af røret under anvendelse af en kraftig vibrering i 4 minutter løftedes røret fri fra den indvendige kerne, ved at bundringen løftedes med en kran. Bundringen 30 placeredes på jorden, hvorefter den udvendige form blev løftet af.

Der fremstilledes uden problemer 7 rør ud fra følgende svovl-cementbetonblanding: 35

Sammensætning nr. 4 21

DK 160709 B

Bestanddel_kg/m3_l/m3 5 Flyveaske 320 145

Sand 0-4 mm 850 327

Sten 4-8 mm 430 165

Sten 8-12 mm 600 240

Svovlcement 186 98 10 Luft - 25

En destruktiv prøve til bestemmelse af rørs bæreevne, blev foretaget hos Dantest, København, Danmark. Denne prøve består i, at man udsætter røret for en lodret belastning vinkelret på 15 rørcylinderens frembringer, indtil røret revner. Der måltes en brudstyrke på 233 kN. Kravet til GT-rør af den fremstillede type er på 118 kN. De fremstillede rør ligger således 97¾ over dette krav. Til sammenligning kan nævnes, at hos portlandce-mentbetonrør af den nævnte type opnås normalt en brudstyrke, 20 der ligger ca. 30-50% over det nævnte krav.

Eksempel 5 På den i eksempel 4 beskrevne måde fremstilledes uden proble-25 mer 5 GT-rør ud fra en polypropylenfiberarmeret svovlbeton med følgende sammensætning: 30 35

Claims (8)

1. 5 Flyveaske 300 136 Sand 0-4 mm 820 315 : Sten 4-8 mm 410 158 Sten 8-12 mm 600 240 Svovlcement 200 105
2. 10 KRENIT®-fibre* 17 17 Luft - 29 * Polypropylenfibre med en længde på 12 mm, tykkelse 20-40 pm og bredde 100-300 μπί; leveres af Danaklon A/S, Varde, Danmark. 15 De fremstillede rør havde en brudstyrke på 280 kN svarende til 137% over mindstekravet. Eksemplerne 1 til 5 viser, at fagmanden på en simpel måde kan 20 formulere et konstruktionsmateriale ud fra en kendt sammensætning hos et konstruktionsmateriale af portlandcementbeton, der er egnet til fremstilling af rør ved tørmetoden. Således kræves der kun mindre for fagfolk velkendte justeringer af den teoretisk beregnede formulering til opnåelse af en svovl-25 betonsammensætning, der også egner sig til rørproduktion. Patentkrav. 30 i. Fremgangsmåde til fremstilling af syrefaste svovlbetonrør, kendetegnet ved, at man anvender tørmetoden, idet man a) formulerer et svovlbetonkonstruktionsmateriale ud fra 35 svolvcement og de i svovlbeton traditionelt anvendte ingredienser, idet forholdet mellem de anvendte ingredienser afpasses på en sådan måde, at materialet ved sammenblanding DK 160709 B giver en tør blanding ved en temperatur, hvor svovlcementen er flydende, b) sammenblander konstruktionsmaterialets bestanddele og ind-5 stiller blandingens temperatur på en værdi, hvor svovlcementen er flydende, c) ved den nævnte temperatur udstøber blandingen i en rørform, mens formen underkastes kraftig vibrering, idet der anvendes 10 en form, der er foropvarmet til en temperatur på op til 160eC, fortrinsvis 120-140eC, og d) udtager det støbte rør fra formen, mens svovlcementen stadig er flydende. 15
3. 2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at trin b) gennemføres ved at man b) sammenblander bestanddelene og indstiller til en temperatur 20 på 120-150eC, fortrinsvis 130-140eC.
4. 3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at man 25 bl) foropvarmer en eller flere af konstruktionsmaterialets bestanddele eller blandinger af flere bestanddele hver for sig til en temperatur op til 170eC, fortrinsvis 130-160*C, b2) sammenblander bestanddelene og indstiller til en tempera-30 tur på 120-150eC, fortrinsvis 130-140eC.
5. 4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, kendetegnet ved, at den anvendte form før udstøb-ningen har en temperatur på 80 til 150*C, fortrinsvis 100 til 35 145eC, mere foretrukket 125 til 135*C.
6. 5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at man i trin a) formulerer DK 160709 B et konstruktionsmateriale af svovlbeton, der regnet i rumfangsprocent indeholder 5-30 % svovlcement, 5 0-70 % sten med en partikelstørrelse over 4 mm, 10-80 % sand med partikelstørrelse op til 4 mm, 3-40 % finkornet fyldstof, 1- 10 % luft, 0-5 % fiberarmeringsmateriale, og 10 0-10 % hjælpe- og/eller tilsætningsstoffer, hvilken mængde af svovlcement er afpasset således at der dannes en tør blanding, når konstruktionsmaterialet blandes og svovl cementen foreligger i smeltet form. 15
7. 6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at man anvender et konstruktionsmateriale, med et svovlcementind-hold på fra 7 til 14 rumfangsprocent.
8. 7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at konstruktionsmaterialet regnet i rumfangsprocent indeholder 30-45 % sten, 28-40 % sand, 25 10-20 % finkornet fyldstof, 2- 6 % luft, 0-3 % fiberarmeringsmateriale, og 0-10 % hjælpe- og/eller tilsætningsstoffer. 30 35