FI57926C - Accelerator innehaollande cementkomposition - Google Patents

Description

R3SF1 M (11)KWULUTUSjULKAISU „ l j ' ' utlAggningsskimft 0/926 C Patentti myönnetty 10 11 1980 ” Patent meddelat ^ ^ (51) ic*.Bu/im.a3 C 04 B 13/24 SUOMI—FINLAND ¢21) p««>ttitakimu·—ρμ«*μ·6Μιιι 781^23 (22) H*k«misptlvt—AiwMcnlnfudtf 05.05· 78 (23) AlkupUvt—GIMih«t*d>f Ο5.Ο5.78 (41) Tullut JulkMcsi — Bltvtt offuntllg 18.11.78

Patentti- ]a reki.terihailltus ***»*—, μ kuuLjullutam pum.-

Patent· och registerstyrelaen ' ' AmMcm uäagd«di utUki-Ntan puMfeund 31.07.80 (32)(33)(31) Pyydetty utuoHcuu*—Bugird prtorttuc 17.05.77

Englanti-England( G3B) 20676/77 (71) BP Chemicals Limited, Britannic House, Moor Lane, London EC2Y 9BU,

Engianti-England( GB) (72) David Berry, Hull, North Humberside, Englanti-England(GB) (7M Oy Kolster Ab (5*0 Kiihdytintä sisältävä sementtiseos - Accelerator inneh&llande cement-komposition Tämä keksintö koskee kiihdytintä sisältäviä sementtiseoksia. Erityisesti se koskee hydraulisille sementeille tarkoitettua lisäainetta, joka kiihdyttää sementin sitoutumista ja joka on vähemmän terästä syövyttävä teräsbetonissa kuin tavanomaiset kloridipohjäiset lisäaineet.

Hydrauliset sementit määritellään niiksi sementeiksi, jotka kykenevät sitoutumaan ja kovettumaan veden ja sementin aineosien vuorovaikutuksen avulla. Portland-sementti on esimerkki eräästä hydraulisten sementtien luokasta ja se koostuu oleellisesti kalsiumsilikaatista. Yleinen Portland-sementti sisältää tri-kalsiumsilikaattia ja dikalsiumsilikaattia ja pienemmän määrän trikalsiumaluminaat-tia ja tetrakalsiumaluminoferriittiä. Kun Portland-sementtiin sekoitetaan vettä, se sitoutuu muutamassa tunnissa ja kovettuu joidenkin viikkojen aikana. Alkusitou-tumisen aiheuttaa veden ja trikalsiumaluminaatin vuorovaikutus. Sitä seuraava kovettuminen ja koheesiolujuuden kehittyminen ovat seurausta veden ja trikalsium-silikaatin vuorovaikutuksesta. Molempiin vuorovaikutuksiin liittyy hyytelömäisen hydratoituneen tuotteen erottuminen, joka ympäröi yksityisiä hiukkasia ja sitoo ne yhteen.

Sementin hydratoituminen on kemiallinen muutos, joka riippuu lämpötilasta. Koska lämpötilat vaihtelevat jatkuvasti, tehokas keino hydratoitumisnopeuden säätämiseksi on välttämätön korkealaatuisen betonin valmistukselle. Tämä on erityisen tärkeää betonin valmistuksessa ja käytössä talven aikana kun vaaditaan kiihdytettyä hydratoitumista varhaisen lujuuden kehittämiseksi ja matalien lämpötilojen 2 57926 vahingoittavien vaikutusten estämiseen. Kiihdytetty sitoutuminen on myös toivottavaa tehdasvalmisteisten hetoniprofiilien valmistuksessa helpottamaan nopeaa ir-roitusta muoteista ja valmiin seosbetonin valmistuksessa.

Ulkonaista lämmitystä on ehdotettu varhaisen hydrautumisen keinona. Yleisempi käytäntö on lisätä kiihdytintä, kuten kalsiumkloridia betoniseokseen. Kal-simnkloridin etuna on alhainen hinta ja se on tehokas kiihdytin sementtien sitoutumiselle, Kuitenkin sitä käytetään vastahakoisesti sovellutuksissa, joissa betoni on kosketuksessa metallin kanssa, kuten teräsbetonissa ja esijännitetyssä betonissa johtuen sen syövyttävästä vaikutuksesta teräsvahvistuksiin erityisesti erittäin huokoisissa rakenteissa. Tämä huomioonottaen Englannissa on ehdotettu lainsäädäntöä ja eräissä Euroopan maissa se on voimassa, tällaisten kiihdyttimien käyttöä vastaan. Neutraalia kalsiumformaattia on käytetty kloridittomana ja vähemmän syövyttävänä vaihtoehtona kalsiumkloridille erityisesti, kun sitä on käytetty kor-roosioinhibiittorin yhteydessä. Kuitenkin kalsiumformiaatin päähaittana on sen vähäinen vesiliukoisuus (16 g 100 g:a kohti vettä) joka usein rajoittaa sen käytön jauhemuotoon. Liukoisuus on tärkeä tekijä, sillä kiihdyttimen jakautumisen tasaisuus betoniseoksessa on välttämätön, mikäli on vältettävä epätasaista sitoutmista ja siitä johtuvaa jännitysten kehittymistä betonirakenteisiin.

Nyt on havaittu, että liukoisuuden, aktiivisuuden ja syöpymisen ongelmia voidaan kaikkia pienentää käyttämällä kalsiumin kompleksista, hapanta suolaa.

Näin ollen tämä keksintö kohdistuu sementtiseokseen, joka sisältää sementin kovettumista kiihdyttävän seoksen, joka on kalsiumpolyformiaatin vesiliuos, jossa kalsiumkationin ja formiaattianionin välinen moolisuhde on välillä 1:3 - 1:8.

Lisätoteutusmuodon mukaisesti tämä keksintö kohdistuu menetelmään edellämainitun sementtiseoksen valmistamiseksi, jossa menetelmässä lisätään sementti-seokseen kalsiumpolyformiaatin vesiliuosta, jossa kalsiumkationin ja formiaattianionin välinen moolisuhde on välillä 1:3 - 1:8.

Kalsiumpolyformiaatit ovat tässä määriteltyinä kalsiumin happamia suoloja vastakohtana neutraalille kalsiumformiaatille. Tämän tyyppisille happamille suor. loille esitetään patenttivaatimukset ja niitä kuvataan englantilaisessa patentissamme n:o 1505388. Näin ollen esimerkkejä kalsiumpolyformiaateista, joita voidaan käyttää tämän keksinnön sementtiseoksissa, ovat kalsiumtriformiaatti (suhde Ca++/HC00 on 1:3), kalsiumtetraformiaatti (suhde Ca++/HC00 on 1:U), kalsiumpenta-formiaatti (suhde 1:5), kalsiumheksaformiaatti (suhde 1:6) ja niiden seokset.

Kalsiumpolyformiaatit voidaan muodostaa antamalla ylimäärin olevan muurahaishapon reagoida kalsiumhydroksidin kanssa. Niinpä kalsiumtetraformiaatti voidaan muodostaa antamalla muurahaishapon (U moolia) vesiliuoksen reagoida kalsiumhydroksidin (1 mooli) vesiliuoksen kanssa happaman suolan vesiliuoksen muodostamiseksi, jonka pH on 3,0, mutta samanaikaisesti se saa aikaan turvallisemman keinon lisätä muurahaishappoa sementtiseoksiin. Suolan väkevyys tässä vesiliuoksessa on 3 57926 suunnilleen 22 paino-$, joka vastaa kalsiumtetraformiaatin 27,5 g:n liukoisuutta loo g:a kohti vettä. Vahvuudeltaan samanlainen happaman suolan liuos voidaan valmistaa myös lisäämällä muurahaishapon (2 moolia) vesiliuosta kalsiumformiaatin (l mooli) vesiliuokseen.

Kun tämän keksinnön kalsiumpolyformiaattgja lisätään sementtiseokseen, ne alentavat seoksen viskositeettia. Viskositeetti näyttää laskevan polyformiaatin happopitoisuuden kasvaessa. Tämä on erittäin hyödyllinen asia erityisesti, jos matalan viskositeetin seokset ovat toivottavia. Sitäpaitsi tämä ominaisuus antaa mahdollisuuden valita sen vesimäärän pienentämisen, jota käytetään tällaisten seosten valmistuksessa, mikä parantaa kiihdyttämistä.

Sementtiin lisätyn kalsiumpolyformiaatin määrä voi vaihdella välillä 0,2 -5 paino-$ ja mieluummin välillä 0,2-3,5 paino-$ kuivasta sementtiseoksesta. Kal-siumpolyformiaatti lisätään sopivasti vesiliuoksena siihen veteen, jota käytetään sekoitusprosessissa, käytetyn vesimäärän riippuessa toivotusta seoksen viskositeetista. Kalsiumpolyformiaatit voidaan lisätä sementtiseokseen yksin tai sekoitettuna kalsiumformiaattiin. Vesiliuos on suositeltava, koska kalsiumpolyformiaat-tien suurempi liukoisuus tekee mahdolliseksi lisäaineen tasaisemman jakaantumisen betoniseokseen. Liukoisuuden ja tasaisen jakaantumisen käsitteet ovat tärkeitä silloinkin kun lisätään kiinteitä kalsiumpolyformiaatteja, sillä vettä lisätään sementtiseoksiin aina jossakin vaiheessa ja kalsiumformiaatilla on taipumus saostua, kun sitä käytetään yksin, mikä vaikuttaa rakenteiden lujuuteen.

Tämän keksinnön sementtiseokset voivat sisältää yhtä tai useampia muista tavanomaisista lisäaineista kalsiumpolyformiaattien lisäksi. Se voi esimerkiksi sisältää aineita, jotka suojaavat syöpymiseltä ja pakkaselta; betonin nesteytys-aineita; pinta-aktiivisia tai kostutusaineita; inerttejä apuaineita, kuten esim. huokoisia täyteaineita, kuituja ja pigmenttejä; hydraulisia sideaineita; lämpöä ja ääntä eristäviä aineita; synteettisiä hartseja ja lujitusaineita; sekä hiekkaa.

Keksintöä kuvataan tarkemmin turvautumalla seuraaviin esimerkkeihin.

Esimerkit

Seuraavissa esimerkeissä taivutuslujuudet mitattiin betonilla, joka sisälsi yhden paino-osan Portiani-sementtiä ja 0,73 paino-osaa Buckland B-hiekkaa. Veden ja käytetyn sementin keskimääräinen suhde oli 0,35:1· Lisäaineet lisättiin betoniseokseen vesiliuoksina.

Betonikoeseokset kaadettiin muotteihin, joita säilytettiin huoneenlämpötilassa ja yli 90 %:n suhteellisessa kosteudessa. 2, 3, 7, .*+ ja 28 päivän ajanjaksojen kuluttua saatiin taivutuslujuudet neljän pisteen taivutuskokeista jokaisen koebetonin kahdeksalla näytteellä. Näytteet (100 mm x 15 mm x 11 mm) leikattiin betonista kokeita edeltävänä päivänä ja säilytettiin huoneenlämpötilassa ja suuressa kosteudessa.

I, 57926

Esimerkki 1 Tässä kokeessa taivutuslujuudet määritettiin betoneilla, jotka sisälsivät suunnilleen ekvimolaariset määrät kalsiumkloridia, kalsiumformiaattia ja kalsium-tetraformiaattia. Keskitaivutuslujuudet esitetään alla: -2

Lisäaine Lisäaineen Taivutuslujuus MN m väkevyys % v/w -——-—r.....—=—.r.·· -· · '·· ··— 2 paivaa 3 paivaa 7 paivaa 14 paivaa S 6 DIG Π u 1S w a

Kalsiumkloridi 1,50 1,8 !+,l 6,8 6,6

Kalsiumformiaatti 1,77 !+,5 7,1* 7,8 8,0

Kalsiumtetraformiaatti 2,1!+ 6,1 8,9 9,5 9,1

Esimerkki 2 Näissä kokeissa taivutuslujuudet määritettiin betonilla, joka sisälsi 2,5 % w/w (laskettuna prosentteina lisäainetta sementin kuivapainosta) kalsiumkloridia, kalsiumformiaattia, kalsiumtriformiaattia, kalsiumtetraformiattia ja kalsiumpenta-formiaattia. Keskitaivutuslujuudet esitetään alla yhdessä niiden tulosten kanssa, jotka saatiin betonilla, jossa ei vertailutarkoituksissa ollut lisäaineita.

. . -2

Lisäaine Taivutuslujuus MNm 2 pv. 3 pv. 7 pv. li pv. 28 pv.

Ei lainkaan x) 5,7 7,7 11,9 11,9 12,8

Kalsiumkloridi 7,6 8,5 12,1 11,1 12,9

Kalsiumformiaatti 7,3 8,9 11,8 13,1 15,1

Kalsiumtriformiaatti 7,2 8,6 12,5 11,7 11,0

Kalsiumtetraformiaatti 6,9 9,1 12,7 13,2 13,0

Kalsiumpentaformiaatti 7,0 8,5 9,0 12,7 12,3 x) Vertailukokeet

Esimerkki 3 a) Kvalitatiiviset korroosiokokeet suoritettiin tarkoituksena testata identtisten teräsupotepalasten kestoisuutta, jotka oli upotettu erillisiin sementtiseok-siin, joihin jokaiseen oli annosteltu samanlaiset väkevyydet kalsiumkloridia, kalsiumformiaattia, kalsiumtriformiaattia ja kalsiumtetraformiaattia vesiliuoksessa. Senjälkeen, kun seosten oli annettu sitoutua, upotteet poistettiin ja niitä tutkittiin lU päivän kuluttua. Visuaaliselta ulkonäöltään niiden seosten syövyttävä vaikutus, jotka sisälsivät triformiaattia ja tetraformiaattia, osoitti vähäisempää korroosiota kuin ne, jotka sisälsivät kalsiumformiaattia ja kalsiumkloridia. Jälkimmäinen oli huonoin.

5 57926 b) Kvantitatiiviset korroosiokokeet eräillä lisäaineilla suoritettiin myös seuraavasti:

Hiiliterässauvat (ulkohalkaisija 3/8 in) kiillotettiin ja puhdistettiin rasvasta ja ympäröitiin betoniseoksella, joka sisälsi eri lisäaineita (sitoutumis-kiihdyttimiä), teräsbetonisauvojen (ulkohalk. 1", betoni + teräs) valmistamiseksi. Betonisauvoja pidettiin 22 °C:ssa ja 90-95 %:n suhteellisessa kosteudessa. Kuuden kuukauden kuluttua betonisauvat murrettiin ja hiiliterässauvojen korroosio luokiteltiin 10 pisteen skaalalla, 0 (ei korroosiota) -10 (täydellinen korroosio) eri kiihdytinlisäaineilla. Tulokset on taulukoitu alle:

Lisäaine Lisäaineen väkevyys Korroosioluokka % v/v sementistä kuuden kuukauden seoksessa kuluttua

Ei lainkaan - 1-2

Kalsiumformiaatti 5X 1-2

Kalsiumkloridi 1,5XX 10

Kalsiumtetraformiaatti 3,0 0-1 x Käytetyn kalsiumformiaatin näyte oli erittäin epäpuhdas ja tästä johtuu suuri väkevyys xx Lain mukaan sallittu raja betonissa.

Claims (7)

1. 57926 6
2. 1. Sementtiseos, tunnettu siitä, että se sisältää sementin kovettumista kiihdyttävän seoksen, joka on kalsiumpolyformiaatin vesiliuos, jossa kalsium-kationin ja formiaattianionin välinen moolisuhde on välillä 1:3 - 1:8.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sementtiseos, tunnettu siitä, että kalsiumpolyformiaatti valitaan kalsiumtriformiaatista, kalsiumtetraformiaa-tista, kalsiumpentaformiaatista, kalsiumheksaformiaatista ja niiden seoksista.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sementtiseos, tunnettu siitä, että kalsiumpolyformiaatti on kalsiumtetraformiaatti. U. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen sementtiseos, tunnettu siitä, että kalsiumpolyformiaatin määrä seoksessa on välillä 0,2 - 5 paino-/5 kuivasta sementtiseoksesta.
5. 5. Patenttivaatimuksen h mukainen sementtiseos, tunnettu siitä, että kalsiumpolyformiaatin määrä seoksessa on välillä 0,2 - 3,5 paino-% kuivasta sementtiseoksesta.
6. 6. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen sementtiseoksen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että lisätään sementtiseokseen kalsiumpolyformiaatin vesiliuosta, jossa kalsiumkationin ja formiaattianionin välinen moolisuhde on välillä 1:3 - 1:8.
7. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalsiumpolyformiaatin vesiliuosta lisätään sekoitusprosessissa käytettyyn veteen.