FI72307B - FORMAT FOEREMAOL SAMT FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV DETSAMMA - Google Patents

FORMAT FOEREMAOL SAMT FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV DETSAMMA Download PDF

Info

Publication number
FI72307B
FI72307B FI814231A FI814231A FI72307B FI 72307 B FI72307 B FI 72307B FI 814231 A FI814231 A FI 814231A FI 814231 A FI814231 A FI 814231A FI 72307 B FI72307 B FI 72307B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
particles
fibers
concrete
dsp
cement
Prior art date
Application number
FI814231A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI814231L (en
Inventor
Hans Henrik Bache
Original Assignee
Aalborg Portland Cement
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DK90781A external-priority patent/DK90181A/en
Priority claimed from PCT/DK1981/000048 external-priority patent/WO1981003170A1/en
Application filed by Aalborg Portland Cement filed Critical Aalborg Portland Cement
Publication of FI814231L publication Critical patent/FI814231L/en
Application granted granted Critical
Publication of FI72307B publication Critical patent/FI72307B/en
Priority to FI904527A priority Critical patent/FI88499C/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Description

7230772307

Muotokappale ja yhdistelmämateriaali sekä menetelmä sen valmistamiseksiShape and composite material and method of making the same

Yleisiä periaatteitaGeneral principles

Homogenisesti järjestettyjä erittäinhienojakoisia partik-keleita sisältäviä tiiviitä järjestelmiä, joita seuraavas-sa selostuksessa sekä vaatimuksissa lyhyesti kutsutaan nimellä DSP, on yksityiskohtaisesti selostettu sekä määritelty ensimmäisen kerran kansainvälisessä patenttihakemuksessa n:o PCT/DK79/00047. Esillä oleva keksintö koskee tärkeitä DSP-järjestelmien edelleenkehityksiä, mm. uudentyyppisiä DSP-järjestelmiä ja aikaisemmin selostettuihin DSP-järjestelmiin kuuluvia materiaaleja, uutta tekniikkaa DSP-järjestelmien aikaansaamiseksi sekä uusia DSP-järjestelmien käyttömuotoja.Compact systems containing homogeneously arranged ultra-fine particles, briefly referred to as DSP in the following description and claims, are described in detail and defined for the first time in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047. The present invention relates to important further developments of DSP systems, e.g. new types of DSP systems and materials from the previously described DSP systems, new technology for providing DSP systems, and new uses for DSP systems.

DSP-järjestelmät saavat aikaan tähän asti saavuttamattomia mekaanisia ominaisuuksia, mm. lujuus, tiivistys ja kestävyys näihin järjestelmiin perustuvissa materiaaleissa ja kappaleissa sekä mahdollistavat tällaisten kappaleiden ja materiaalien valmistamisen edullisilla, tähän asti tuntemattomilla menetelmillä, jotka laajentavat mahdollisuuksia aikaansaada kehittyneitä mikrorakenteita rakennemateriaaleihin, joilla on lukuisia erilaisia käyttömahdollisuuksia.DSP systems provide hitherto unattainable mechanical properties, e.g. strength, sealing, and durability in materials and articles based on these systems, and enable such articles and materials to be fabricated by inexpensive, hitherto unknown methods that expand the possibilities of providing advanced microstructures to structural materials with a wide variety of uses.

Lyhyesti sanottuna käsittävät DSP-järjesteImien perustavat periaatteet erittäin hienojakoisten osasten tai partikkelien, joiden koko on alueella noin 50 A - noin 0,5 ^um, järjestämisen homogenisesti olennaisesti tiiviisti pakattujen osasten eli partikkelien välitiloihin, joiden partikkelien koko on noin 0,5 ,\m - noin 100 ,um, ja jotka ovat kooltaan vähin- ' ' -10 tään yhtä suuruusluokkaa (1 ) suurempia kuin kyseiset erittäin hienojakoiset partikkelit. Jotkut tärkeät DSP-järjestelmien ominaisuudet sisältyvät seuraaviin viiteen kohtaan: 2 72307 1. DSP-järjestelmät soveltavat tunnettuja geometrisia ja kinemaattisia periaatteita kappaleiden, erityisesti partikkelien, keskinäisten järjestelyjen suhteen, halutussa muodostelmassa - erityisesti erittäin tiiviisti järjestettyinä - hienojakoisten partikkelien tai kappaleiden järjestelmissä, joissa suuruusluokka on 1-2 kertaa hienompi kuin niissä järjestelmissä, joissa on aikaisemmin ollut mahdollista hyödyntää tätä tunnettua partikkeligeometriaa. DSP-jär-jestelmillä voitetaan ne ongelmat, jotka liittyvät vierekkäisten kappaleitten lukitseviin pintavoimiin, jotka ovat tähän asti estäneet kolloidaalista kokoa olevien kappaleiden tai partikkelien järjestämisen haluttuun tiiviiseen muodostelmaan.Briefly, the basic principles of DSP systems include arranging very finely divided particles or particles ranging in size from about 50 Å to about 0.5 microns into interstitially substantially tightly packed particles, i.e., particles with a particle size of about 0.5 microns. - about 100 μm, and which are at least as large as (') -10 larger in size than the very fine particles in question. Some important features of DSP systems are included in the following five sections: 2 72307 1. DSP systems apply known geometrical and kinematic principles to the mutual arrangement of bodies, especially particles, in the desired formation - especially very tightly arranged - in systems of fine particles or bodies of the order of 1-2 times finer than those systems where it has previously been possible to utilize this known particle geometry. DSP systems overcome the problems associated with the locking surface forces of adjacent bodies that have hitherto prevented colloidal sized bodies or particles from being arranged in the desired compact formation.

2. Huolimatta DSP-järjestelmien hienojakoisista kappaleista tai partikkeleista, voidaan DSP-materiaali muodostaa olennaisesti pienijännitteisellä alueella. Tämä on mahdollista käyttämällä kehitettyjä dispergointiaineita (esimerkiksi sementti järjestelmässä suurilla betonin tehopehmenninaineiden määrillä (1-4 paino-%), jotka ovat peräti yhtä suuruusluokkaa suurempia kuin mitä on käytetty tunnetussa tekniikassa.2. Despite the fine particles or particles of DSP systems, DSP material can be formed in a substantially low voltage range. This is possible by using the dispersants developed (for example, in a cement system with large amounts of concrete power softeners (1-4% by weight), which are as much as an order of magnitude larger than those used in the prior art.

3. DSP-materiaaleissa on lujuus sekä kestävyys olennaisesti parannettu. Tämän lisäksi on lujituskappaleiden, esimerkiksi sisällytettyjen hienojen kuitujen mekaaninen kiinnitys vielä lisätty enemmän kuin lujuus, tämän lisäyksen ollessa yhtä tai useampia suuruusluokkia. Tämä johtuu siitä, että luji-tuselementtien karkeuden ja aallonmuodon suuruus, joka on välttämätön lujituselementtien mekaaniseksi kiinnittämiseksi matriisiin, on saatu pienennetyksi 1-2 suuruusluokkaa. Tämä avaa mahdollisuuden sellaisten kuitujen mekaaniseksi kiinnittämiseksi, jotka ovat tähän asti kiinnittämistä mahdollistaneita kuituja 1-2 suuruusluokkaa pienempiä.3. DSP materials have substantially improved strength as well as durability. In addition to this, the mechanical fastening of the reinforcing bodies, for example the incorporated fine fibers, has been added more than the strength, this addition being of one or more orders of magnitude. This is due to the fact that the magnitude of the roughness and waveform of the reinforcing elements, which is necessary for the mechanical attachment of the reinforcing elements to the matrix, has been reduced by orders of magnitude of 1-2. This opens up the possibility of mechanically fastening fibers that are 1-2 orders of magnitude smaller than the fibers that have enabled fastening so far.

4. Keksinnön mukaisten DSP-materiaalien laatua (primäärinen lujuus ja jäykkyys) voidaan edelleen parantaa lisäämällä erittäin lujia muita partikkeleita (esimerkiksi tulenkestävää bauksiittia olevaa hiekkaa tai kiveä lisättäväksi Portland-4. The quality (primary strength and stiffness) of the DSP materials of the invention can be further improved by the addition of other very strong particles (e.g. sand or stone of refractory bauxite to be added to Portland).

IIII

3 72307 sementtiin perustuviin DSP-materiaaleihin).3 72307 for cement-based DSP materials).

5. Tyypillisiä DSP-materiaaleja ovat materiaalit, jotka voidaan muuttaa plastisesta massasta muodoltaan matalaviskoo-siseen massaan yksinkertaisella muodonmuutoksella muuttamatta ympäristön materiaaleja, mikä merkitsee sitä, ettei mitään nestettä poisteta eikä puristeta ulos massasta tämän tiiviin rakenteen aikaansaamiseksi. Tämä tekee mahdolliseksi valmistaa tuotteita, joilla on korkea laatu sekä paljon monimutkaisempi muoto ja suurempi koko kuin tähän asti - sekä tekee myös mahdolliseksi komponenttien, erikoisesti kaikenlaisten lujituselementtien kiinnittämisen, joita ei voida tyydyttävällä tavalla (tai lainkaan) käyttää vastaavissa korkealaatuisissa sovinnaisella tavalla valmistetuissa matriiseissa. Tämä DSP-materiaalien ominaisuus avaa myöskin mahdollisuuden tunnettujen esineiden uusille ja entistä edullisemmille valmistusmenetelmille .5. Typical DSP materials are materials that can be transformed from a plastic mass to a low viscosity mass by simple deformation without altering the environmental materials, which means that no liquid is removed or extruded from the mass to provide this compact structure. This makes it possible to produce products with high quality and a much more complex shape and size than before - and also makes it possible to attach components, especially all kinds of reinforcing elements, which cannot be satisfactorily (or not at all) used in corresponding high-quality conventional matrices. This property of DSP materials also opens up the possibility of new and more cost-effective manufacturing methods for known objects.

Tässä yhteydessä ilmaisevat termit "kappaleet" ja "partikkelit" kohteita, joilla on fysikaaliset rajat, kun taas ilmaisu "fysikaalinen" viittaa erityisiin ominaisuuksiin, esimerkiksi mekaanisiin, sähköisiin, optisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin .In this context, the terms "bodies" and "particles" refer to objects that have physical boundaries, while the term "physical" refers to specific properties, such as mechanical, electrical, optical, and chemical properties.

DSP-matriisin rakenne DSP-matriisin sisältäviä muotokappaleita voidaan yleisesti määritellä muotokappaleina, jotka sisältävät yhtenäisen matriisin, jossa matriisi muodostuu A) homogeenisesti järjestetyistä kappaleista tai partikkeleista, joiden koko on noin 50 A - noin 0,5 ^,um, tai yhtenäisestä rakenteesta, joka on muodostettu tällä tavalla homogeenisesti järjestetyistä kappaleista tai partikkeleista, ja B) tiiviisti asetetuista kappaleista tai partikkeleista, joiden koko on noin 0,5-100 ^,um, ja jotka ovat ainakin yhtä suuruusluokkaa suurempia kuin kohdassa A) mainitut partikkelit, tai tällaisista tiiviisti asetetuista partikkeleista koostuvasta yhtenäisestä rakenteesta, 4 72307 jolloin partikkelit A tai niistä muodostettu yhtenäinen rakenne on homogeenisesti jaettu partikkelien B välitiloihin, ja jolloin tämä tiivis pakkaus vastaa olennaisesti sellaista pakkausta, joka saadaan aikaan vaikuttamalla mekaanisesti varovasti geometrisesti yhdenmukaisten suurikokoisten kappaleiden tai partikkelien järjestelmään, jossa kiinnittävien pintavoimien vaikutus on olennaisesti mitätön, ja kappaleiden tai partikkelien A ja B välissä tai näistä kappaleista tai partikkeleista A ja B muodostettujen rakenteiden välissä olevasta välipartikkelisubstanssista.DSP Matrix Structure Shaped bodies containing a DSP matrix can be generally defined as shaped bodies comprising a unitary matrix in which the matrix consists of A) homogeneously arranged bodies or particles having a size of about 50 Å to about 0.5 μm, or a unitary structure that formed in this way from homogeneously arranged bodies or particles, and B) tightly arranged bodies or particles having a size of about 0.5 to 100 μm and at least on the order of size larger than the particles mentioned in A), or from such tightly arranged bodies or particles. a unitary structure of particles, 4 72307 wherein the particles A or the unitary structure formed therefrom is homogeneously distributed in the interstices of the particles B, and wherein this tight package substantially corresponds to a package obtained by mechanically gently acting on geometrically uniform large bodies or par a system of particles in which the effect of the clamping surface forces is substantially negligible, and an interparticle substance between the bodies or particles A and B or between the structures formed from these bodies or particles A and B.

Kappaleet tai partikkelit A ja B ovat tyypillisesti kiinteitä kappaleita tai partikkeleita, mutta ne voivat myöskin olla kaasufaasissa tai nestefaasissa olevia kappaleita tai partikkeleita. Samalla tavalla voi välipartikkelisubstanssi olla kiinteä, tai se voi olla kaasufaasissa tai nestefaasissa oleva substanssi, edellyttäen että kun välipartikkelisubstanssi muodostetussa DSP-kappaleessa ei ole kiinteä, aikaansaadaan tarpeellinen "tartunta" kappaleen ylläpitämiseksi partikkeli-partikkelisidoksen avulla.The bodies or particles A and B are typically solid bodies or particles, but they can also be bodies or particles in the gas phase or in the liquid phase. Similarly, the interparticle substance may be solid, or it may be a substance in the gas phase or liquid phase, provided that when the interparticle substance in the formed DSP body is not solid, the necessary "adhesion" is provided to maintain the body by particle-particle bonding.

Edellä määriteltyjen DSP-kappaleiden matriisin olennaisesti yhtenäinen rakenne johtuu siis siitä, että homogeenisesti järjestetyt tai tiiviisti pakatut kappaleet tai partikkelit A on yhdistetty toisiinsa yhtenäisen rakenteen aikaansaamiseksi, tai edellä mainitut kiinteät partikkelit B on yhdistetty toisiinsa olennaisesti yhtenäisen rakenteen aikaansaamiseksi, tai että sekä erittäin hienot partikkelit A ja partikkelit B ovat muotokappaleessa yhdistetyt toisiinsa yhtenäisen rakenteen aikaansaamiseksi, ja/tai että partikkelit A ja partikkelit B ovat yhdistetyt yhtenäiseksi rakenteeksi. Järjestelmissä, jotka käsittävät sementtipartikkeleita partikkeleina B ja silikapölypartikkeleita (kuten määritelty alempana) partikkeleina A, johtuu yhtenäisen rakenteen muodostuminen kiin- tt 5 72307 teiden partikkelien osittaisesta liukenemisesta vesisuspensioon, josta kappaleet on muodostettu, liuoksessa tapahtuvasta kemiallisesta reaktiosta sekä reaktiotuotteen suostumisesta, jolloin silikapöly on tässä suhteessa vähemmän reaktiivinen kuin sementti. Tässä yhteydessä on huomattava, että riippuen partikkelien A ja B luonteesta myöskin muut mekanismit, jotka aiheuttavat kiinnittämisen, voivat aikaansaada matriisin yhtenäisen rakenteen, kuten esimerkiksi sulattaminen, sintraus jne. Edellä mainittu kemiallinen reaktio voi tapahtua partikkelien A tai näiden liuenneiden kappaleiden tai partikkelien B tai näiden liuenneiden kappaleiden välillä, tai partikkelien A ja B tai partikkeleista A ja partikkeleista B muodostettujen kappaleiden välillä.The substantially uniform structure of the matrix of DSP bodies as defined above is thus due to the fact that the homogeneously arranged or tightly packed bodies or particles A are joined together to form a uniform structure, or the above-mentioned solid particles B are joined together to form a substantially uniform structure, or that both very fine particles A and the particles B are joined together in a shaped body to form a uniform structure, and / or that the particles A and the particles B are combined into a uniform structure. In systems comprising cement particles as particles B and silica dust particles (as defined below) as particles A, the formation of a uniform structure results from the partial dissolution of solid particles in the aqueous suspension from which the bodies are formed, and the chemical reaction in solution. less reactive than cement. In this context, it should be noted that depending on the nature of the particles A and B, other mechanisms that cause attachment may also provide a uniform structure of the matrix, such as melting, sintering, etc. The above chemical reaction may occur between particles A or these dissolved bodies or particles B or between dissolved bodies, or between particles A and B or bodies formed from particles A and particles B.

Olennaisesti yhtenäinen rakenne voidaan myöskin aikaansaada saattamalla kiinteään olomuotoon muu partikkelien välisubstans-si, esimerkiksi kiinteyttämällä fysikaalisesti sula tai neste, mm. metalli- tai lasisula, ja kiinteyttämällä kemiallisesti, kuten polymerisaatiolla, esimerkiksi muoviaineen muodostamiseksi .A substantially uniform structure can also be obtained by solidifying another intermediate substance of the particles, for example by physically solidifying a melt or liquid, e.g. metal or glass melt, and by chemical solidification, such as polymerization, for example to form a plastic material.

Muotokappaleita, jotka sisältävät matriisin, jolla on olennaisesti yhtenäinen rakenne, sisältäen homogeenisesti järjestettyjä tai tiiviisti pakattuja partikkeleita A yhdessä tiiviisti pakattujen Portland-sementtipartikkelien kanssa, voitiin tunnetussa tekniikassa valmistaa vain puristamalla korkean jännitysvaikutuksen alueella, tyypillisesti korkeapaine-jauhepuristuksella. Näin ollen muotoiltujen DSP-kappaleiden erittäin mielenkiintoinen ryhmä käsittää muotokappaleita, jotka on valmistettu muotoilemalla alhaisen jännitysvaikutuksen 2 alueella, pienempi kuin 5 kg/cm , edullisesti pienempi kuin 2 100 g/cm , ja joilla on olennaisesti yhtenäisen rakenteen käsittävä matriisi, joka sisältää homogeenisesti järjestettyjä tai tiiviisti pakattuja partikkeleita A, tai yhtenäinen rakenne, joka on muodostettu tällaisista homogeenisesti järjestetyistä tai tiiviisti pakatuista partikkeleista A, ja 6 72307 tiiviisti pakatuista partikkeleista B, jossa ainakin 20 paino-% tiiviisti pakatuista partikkeleista B käsittää Portland-sementtipartikkeleita, tai yhtenäinen rakenne, joka on muodostettu tällaisista tiiviisti pakatuista partikkeleista B. Toinen tapa, jolla voidaan määritellä sitä muotoiltujen DSP-kappaleiden ryhmää, joissa on homogeenisesti järjestettyjä partikkeleita A tiiviisti pakattujen partikkelien B lomassa, joista ainakin 20 paino-% on Portland-sementtipartikkeleita, on viitata kappaleen mittoihin. Sellaisten kappaleiden, joissa on vastaava tiivis sovitus partikkelien B välillä sekä ainakin yksi mitta käsittäen vähintään 1 metriä ja vähintään 2 0,1 m poikkileikkaus, ei oleteta ennen DSP-järjestelmien keksimistä tulleen valmistetuksi käytännössä korkeapaine-jauhepuristustekniikalla. Toinen tapa, jolla voidaan kuvata tämän tyyppisiä DSP-kappaleita, on määritelmällä, että kappaleella on kompleksinen muoto, joka ei tee mahdolliseksi sen valmistamista jauhepuristuksella. Kun partikkeleilla b on partikkeleista A poikkeava molekyylirakenne, mikä usein on käytännössä asianlaita, niin sellaisia rakenteita, joissa on ainakin 20 paino-% partikkeleista B on Portland-sementtiä ja jotka muuten sopivat edellä mainittuun määritelmään, ei ole voitu valmistaa käyttämällä sovinnaista tekniikkaa riippumatta niiden koosta tai muodosta. Joskin jauhepuristustekniikalla on ollut mahdollista aikaansaada näiden kahden systeemin yhdistelmä, joka käsittää homogeenisesti järjestettyjä tai tiiviisti pakattuja partikkeleita A ja tiiviisti pakattuja partikkeleita B, tämä on johtanut suurempien partikkelien rikkoutumiseen puristusprosessissa pienemmiksi partikkeleiksi ja näin ollen se on merkinnyt sitä, että isommilla partikkeleilla ja pienemmillä partikkeleilla on identtinen molekyylirakenne.Moldings containing a matrix having a substantially uniform structure, including homogeneously arranged or tightly packed particles A together with tightly packed Portland cement particles, could only be made in the prior art by compression in a high stress region, typically by high pressure powder compression. Thus, a very interesting group of shaped DSP bodies comprises shaped bodies made by molding in the low stress region 2, less than 5 kg / cm, preferably less than 2 100 g / cm, and having a matrix of substantially uniform structure containing homogeneously arranged or tightly packed particles A, or a unitary structure formed from such homogeneously arranged or tightly packed particles A, and 6 72307 tightly packed particles B, wherein at least 20% by weight of the tightly packed particles B comprise Portland cement particles, or a unitary structure comprising formed from such tightly packed particles B. Another way to define the group of shaped DSP bodies with homogeneously arranged particles A in the presence of tightly packed particles B, of which at least 20% by weight is Portland cement particles leita, is to refer to the dimensions of the paragraph. Pieces with a corresponding tight fit between the particles B and at least one dimension comprising at least 1 m and at least 2 0.1 m in cross section are not assumed to have been made in practice by high-pressure powder compression technology before the invention of DSP systems. Another way to describe DSP bodies of this type is by definition that the body has a complex shape that does not allow it to be made by powder compression. When particles b have a different molecular structure from particles A, which is often the case in practice, structures containing at least 20% by weight of particles B are Portland cement and which otherwise meet the above definition could not be prepared using conventional techniques regardless of their size. or form. Although the powder compression technique has made it possible to provide a combination of the two systems comprising homogeneously arranged or tightly packed particles A and tightly packed particles B, this has resulted in larger particles breaking up in the compression process into smaller particles and thus has meant that identical molecular structure.

Eräs hyvin mielenkiintoinen ominaisuus DSP-materiaaleilla on se, että on mahdollista aikaansaada edellä mainittua tyyppiä olevia rakenteita sinänsä heikoilla partikkeleilla ja sinänsä heikoilla lisäkappaleilla, jotka menettäisivät geometrisen muotonsa (rikkoutuisivat tai kokisivat tuntuvan muodonmuutoksen) käsittelyssä tunnetulla tekniikalla suurella jänni- ii 7 72307 tysvaikutuksella. Tämä mahdollistaa tiiviin rakenteen aikaansaamisen materiaaleilla, joita ei ole aikaisemmin voitu käyttää tähän tarkoitukseen.One very interesting feature of DSP materials is that it is possible to provide structures of the above type with inherently weak particles and inherently weak attachments that would lose their geometric shape (break or experience appreciable deformation) by high tension in the prior art. This makes it possible to provide a dense structure with materials that have not previously been able to be used for this purpose.

Useimmissa tapauksissa voidaan saavuttaa arvokkaimmat lujuusominaisuudet kun sekä partikkelit A että partikkelit B ovat hyvin tiiviisti pakattuja. Tätä tilannetta on havainnollistettu kansainvälisen hakemuksen n:o PCT/DK79/00047 kuviossa 1, joka esittää sen geometrisen järjestelmän periaatteita, joka käsittää tuoreen DSP-pastan, joka koostuu Portland-sementtipartikkelista, tiiviin yhteensovittamisen Portland-sementtipartikkelien välissä oleviin erittäin hienojakoisiin partikkeleihin. Tähän uuteen matriisiin perustuvalla laastilla, kuitulujitetulla pastalla ja betonilla tehdyissä kokeissa järjestäytyivät Porgland-sementtipartik-kelit (keskimääräinen mitta 10 ^um) tiiviisti pakattuina, vastaten sementin tilavuusosuutta (Portland-sementin tilavuus jaettuna kokonaistilavuudella) 0,43-0,52. Jos tavallinen sementtipasta - joka ei sisällä erittäin hienoja partikkeleita - järjestettäisiin samalla tavalla tiiviisti, vastaisi se veden ja sementin painosuhdetta 0,42-0,30. Tätä pidetään normaalisti tiiviisti pakattuna. DSP-materiaalissa oli mahdollista edelleen sisällyttää jopa 50 tilavuus-% erittäin hienojakoisia kiinteitä partikkeleita sementtipartikkelien välitiloihin. Sisällytetty kiinteä aine muodostui suhteellisen tiiviisti pakatuista, erittäin hienoista pallonmuotoisista partikkeleista, joiden keskimääräinen halkaisija oli 0,1 ,um 2 ja ominaispinta noin 250 000 cm /g. Kiinteiden aineiden yhteenlaskettu tilavuusosa matriisissa, käsittäen sementtiä sekä silikapölyä, oli 0,64-0,70. Veden ja kiinteän aineen painosuhde oli 0,188-0,133.In most cases, the most valuable strength properties can be achieved when both particles A and particles B are very tightly packed. This situation is illustrated in Figure 1 of International Application No. PCT / DK79 / 00047, which shows the principles of a geometric system comprising a fresh DSP paste consisting of a Portland cement particle closely matched to very fine particles between the Portland cement particles. In experiments with mortar, fiber-reinforced paste, and concrete based on this new matrix, Porgland cement particles (average size 10 μm) were tightly packed, corresponding to a volume fraction of cement (Portland cement volume divided by total volume) of 0.43-0.52. If an ordinary cement paste - which does not contain very fine particles - were arranged in the same way in the same way, it would correspond to a weight ratio of water to cement of 0.42 to 0.30. This is normally considered tightly packed. In the DSP material, it was still possible to incorporate up to 50% by volume of very fine solid particles into the interstices of the cement particles. The incorporated solid consisted of relatively tightly packed, very fine spherical particles with an average diameter of 0.1 μm 2 and a specific surface area of about 250,000 cm / g. The total volume fraction of solids in the matrix, comprising cement as well as silica dust, was 0.64-0.70. The weight ratio of water to solid was 0.188-0.133.

Silikapölypartikkelien tiiviin pakkauksen varmistava silika-pölymäärä on riippuvainen silikapölyn raekokojakautumasta sekä suuressa määrin tiiviisti pakattujen partikkelien B välissä olevasta välitilasta. Näin ollen hyvin jaettu Portland-sementti, joka sisältää edelleen 30 % hienoja pallon- 8 72307 muotoisia lentotuhkapartikkeleita, jättää paljon vähemmän välitilaa silikapölylie kuin vastaava tiiviisti pakattu sementti, jossa rakeet ovat yhtä kokoa. Systeemeissä, joissa partikkelit B ovat enimmäkseen Portland-sementtiä, vastaa silikapölyn tiivis pakkaaminen todennäköisesti silikapöly-tilavuuksia alueella 15-50 tilavuus-% laskettuna partikkeleista A + partikkeleista B. Vastaavat tarkastelut pätevät systeemeille, jotka sisältävät muun tyyppisiä partikkeleita A ja B.The amount of silica dust that ensures the tight packing of the silica dust particles depends on the grain size distribution of the silica dust and to a large extent the space between the tightly packed particles B. Thus, well-distributed Portland cement, which still contains 30% fine spherical fly ash particles, leaves much less space in the silica dust than the corresponding tightly packed cement, in which the granules are of the same size. In systems where particles B are mostly Portland cement, compact packing of silica dust is likely to correspond to volumes of silica dust in the range of 15-50% by volume based on particles A + particles B. Similar considerations apply to systems containing other types of particles A and B.

Tiiviin pakkauksen periaatteita käsitellään yksityiskohtaisesti alempana osassa "tiiviin pakkauksen periaatteet".The principles of tight packaging are discussed in detail below in the section "Principles of tight packaging".

Esillä olevassa selostuksessa sekä vaatimuksissa merkitsevät termit "erittäin hienot silikapartikkelit" ja "silikapöly"In the present specification and claims, the terms "very fine silica particles" and "silica dust"

SiO -pitoisia partikkeleita, joiden ominaispinta-ala on ^2 2 noin 50 000-2 000 000 cm /g, erityisesti noin 250 000 cm /g.SiO-containing particles having a specific surface area of ≤ 2 2 of about 50,000 to 2,000,000 cm / g, in particular about 250,000 cm / g.

Tällainen tuote valmistuu sivutuotteena metallisen piin valmistuksessa sähköuunissa ja se sisältää partikkeleita joiden raekoko on noin 50 A - noin 0,5 ^um, tyypillisesti alueella noin 200 A - noin 0,5 ^um.Such a product is produced as a by-product in the manufacture of metallic silicon in an electric furnace and contains particles having a grain size of about 50 Å to about 0.5 microns, typically in the range of about 200 Å to about 0.5 microns.

Erittäin hienojakoisten jauheiden tiivis pakkaaminen DSP-periaatteen mukaan saavutettiin betonilla (esimerkki 1), laastilla (esimerkeissä 3 ja 9 kansainvälisessä patenttihakemuksessa n:o PCT/DK79/00047),ja ohuita pursotettuja levyjä joissa oli lasikuitulujitus (esimerkki 2 kansainvälisessä patenttihakemuksessa n:o PCT/DK79/00047). Tässä tapauksessa valmistettiin sideaine Portland-sementistä (ominaispinta-ala 2 noin 2400-4400 cm /g) ja erittäin hienojakoisesta pallon- 2 muotoisesta silikapölystä (ominaispinta-ala 250 000 cm /g) järjestettynä hyvin tiiviiksi pakkaukseksi (veden ja jauheen välinen painosuhde vastaavasti 0,18 ja 0,13) sillä tavalla, että dispergointiaineena käytettiin poikkeuksellisen suurta määrää betonin tehopehmennintä (1-4 paino-%, erityisesti 2-3 paino-% tehopehmennintä laskettuna sementin ja silikapölyn yhteismäärästä).Tight packaging of very fine powders according to the DSP principle was achieved with concrete (Example 1), mortar (Examples 3 and 9 in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047), and thin extruded sheets with fiberglass reinforcement (Example 2 in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047). In this case, the binder was made of Portland cement (specific surface area 2 about 2400-4400 cm / g) and very fine spherical silica dust (specific surface area 250,000 cm / g) arranged in a very tight package (water / powder weight ratio respectively 0 , 18 and 0.13) in such a way that an exceptionally large amount of concrete power softener (1-4% by weight, especially 2-3% by weight of power softener based on the total amount of cement and silica dust) was used as dispersant.

9 723079 72307

Betoni valmistettiin hyvin juoksevasta massasta ja sillä on hyvä lujuus (vedessä kovettuneiden, märkien, sylin-terimäisten koekappaleiden, joiden halkaisija oli 10 cm ja korkeus 20 cm, puristuslujuus oli 124,6 MPa 28 päivän jälkeen ja 146,2 MPa 169 päivän jälkeen). Tämä lujuus on 20 % korkeampi kuin korkeimmat vastaavat lujuusarvot betonille, joka on valmistettu ja valettu normaalitavalla, myös käytettäessä tehopehmenninlisäaineita (vertaa esimerkki 1 kansainvälisessä hakemuksessa PCT/DK79/00047). Helposti juoksevasta massasta valmistetun laastin, jota oli kovetettu vedessä 4 päivää lämpötilassa 60 C, puristuslujuus oli 179 MPa mitattuna märillä koekappaleilla, joiden halkaisija oli 10 cm ja korkeus 20 cm (vertaa esimerkki 9 kansainvälisessä hakemuksessa n:o PCT/DK79/00047).The concrete was made of a highly flowable mass and has good strength (water-cured, wet, cylindrical specimens with a diameter of 10 cm and a height of 20 cm had a compressive strength of 124.6 MPa after 28 days and 146.2 MPa after 169 days). This strength is 20% higher than the highest corresponding strength values for concrete prepared and cast in the normal way, even when using power softener additives (compare Example 1 in International Application PCT / DK79 / 00047). The easily flowable mortar, which had been cured in water for 4 days at 60 ° C, had a compressive strength of 179 MPa as measured by wet specimens with a diameter of 10 cm and a height of 20 cm (compare Example 9 in International Application No. PCT / DK79 / 00047).

Kappaleet tai partikkelit A ja B DSP-materiaaleissa Kansainvälisessä hakemuksessa n:o PCT/DK79/00047 luokitellaan DSP-materiaalien partikkelit A ja B yleisesti kiinteiksi partikkeleiksi, joiden partikkelikoko on tyypillisesti 50 A -0,5 ^um, vastaavasti 0,5 yum - 100 ^um.Pieces or particles A and B in DSP materials International Application No. PCT / DK79 / 00047 generally classifies particles A and B of DSP materials as solid particles, typically having a particle size of 50 A -0.5 μm, respectively 0.5 μm - 100 μm.

Edellä mainittu kansainvälinen patenttihakemus selostaa pääasiassa kompakteja partikkeleita, tyypillisesti suhteellisen kovia materiaaleja kuten Portland-sementtiä, kalkkia, len-totuhkaa ja kolloidaalista silikaa. Mainitaan partikkeleina B kuitenkin myös heikot materiaalit, jotka deformoituvat 2 helposti alle 5 kg/cm paineilla.The aforementioned international patent application mainly describes compact particles, typically relatively hard materials such as Portland cement, lime, fly ash and colloidal silica. However, weak materials which are easily deformed at pressures of less than 5 kg / cm 2 are also mentioned as particles B.

Esillä olevan keksinnön mukaan voivat partikkelit A ja B olla mitä tahansa muotoa, ja eräs tyypillinen käyttökelpoinen muoto on pitkänomainen sauvamainen kappale, jossa mini-midimensiottyypillisesti ovat 50 A - 0,5 ^um partikkeleille A ja 0,5 yum - 100 ^um partikkeleille B. Partikkelien pituus voi olla mielivaltainen ja suurempi kuin poikittaismitat, ja tällaisia partikkeleita ovat tyypillisesti katkaistut kuidut tai lastut, joiden pituus/halkaisijasuhde on alueella 10 72307 1000/1-5/1, tai jatkuvat langan muotoiset kuidut.According to the present invention, particles A and B can be of any shape, and a typical useful shape is an elongate rod-like body, typically in the mini-mid dimension of 50 Å to 0.5 μm for particles A and 0.5 μm to 100 μm for particles B. The length of the particles can be arbitrary and larger than the transverse dimensions, and such particles are typically chopped fibers or chips with a length / diameter ratio in the range of 10 72307 1000 / 1-5 / 1, or continuous yarn-shaped fibers.

Tässä selostuksessa merkitsee termi "kappale" mitä tahansa muotoa olevaa kappaletta, kuten partikkelin muotoinen, pitkänomainen, levymäinen tai kuitu tai jatkuvan kuidun eli langan muotoinen, ja ilmaisu "partikkelit" tarkoittaa yleensä kompaktimuotoisia partikkeleita, mutta se voi myös käsittää kulmikkaita partikkeleita ja jonkin verran litistettyjä ja pitkänomaisia muotoja, jotka ovat ilmaisun "partikkelit" normaalin määrittelyalueen sisällä. Sen lisäksi voi ilmaisu "partikkelit" esillä olevan keksinnön mukaisten DSP-systee-mien yleisen selostuksen yhteydessä olla yhteinen nimitys termille "kappale", silloin kun tämä merkitys on itsestään selvä.In this specification, the term "body" means any body, such as particulate, elongated, plate-like or fibrous or continuous fiber, and the term "particles" generally means compact particles, but may also include angular particles and somewhat flattened particles. and elongated forms that are within the normal definition range of the term "particles". In addition, the term "particles" in the general description of the DSP systems of the present invention may be a common term for the term "body" when this meaning is self-evident.

Selityskappaleessa "tiiviin pakkauksen periaatteet" mainittu tiivis pakkaus liittyy partikkelien geometriaan ja pakkaus-eli muotoiluprosessin tyyppiin. Pitkänomaisten kappaleiden B tilavuuskonsentraatiota 10 %:a on näin ollen usein pidettävä liian korkeana ja se muodostaa tiiviin pakkauksen kun sekoitus-tai valutekniikka, jolla tällaisia kappaleita sisältävät DSP-materiaalit on aikaansaatu, on yksinkertainen sekoitus- tai valutekniikka, kun taas vastaava tilavuuskonsentraa-tio silloin, kun kuidut B järjestetään yhdensuuntaisesti fila-menttien tapaan, voi olla jopa 40-70 %.The compact packaging mentioned in the explanatory note "Principles of compact packaging" relates to the geometry of the particles and the type of packaging process. Thus, a volume concentration of 10% of elongate bodies B often has to be considered too high and forms a tight package when the mixing or casting technique used to provide DSP materials containing such bodies is a simple mixing or casting technique, while the corresponding volume concentration then , when the fibers B are arranged parallel like filaments, can be up to 40-70%.

Kuten edellä mainittiin, voivat kappaleet myöskin olla levymäisiä, tyypillisesti paksuus on tällöin 50 Ä - 0,5 ^.um partikkeleille A ja 0,5 ^um - 100 ^um partikkeleille B.As mentioned above, the bodies can also be plate-shaped, typically having a thickness of 50 μm to 0.5 μm for particles A and 0.5 μm to 100 μm for particles B.

Esillä olevan keksinnön mukaan voivat kappaleet tai partikkelit A ja B olla mitä tahansa kemiallista koostumusta.According to the present invention, the bodies or particles A and B can be of any chemical composition.

11 72307 1 111 72307 1 1

Eräs erikoisen mielenkiintoinen kappaleiden tai partikkelien B tyyppi muodostuu erinomaisen lujista pitkänomaisista partikkeleista tai kuiduista ja lastuista, esimerkiksi metalli-kuiduista tai lastuista, hiilikuiduista, vuorikuiduista, lasikuiduista, A^O^-lastuista, piikarbidilastuista, grafiit-tilastuista, Kevlar-kuiduista, lujista polypropyleenikuiduis-ta, wollastoniitista ja asbestista.One particularly interesting type of body or particle B consists of highly strong elongate particles or fibers and chips, for example metal fibers or chips, carbon fibers, rock fibers, glass fibers, N 2 O 2 chips, silicon carbide chips, graphite chips, Kevlar chips wollastonite and asbestos.

DSP-materiaalien kappaleet tai partikkelit A voivat palvella lukuisia tarkoituksia: 1. Ne voivat toimia rakennuskivinä, jotka ovat yhteen liimatut jotta materiaali olisi luja ja jäykkä.Pieces or particles A of DSP materials can serve a number of purposes: 1. They can act as building blocks that are glued together to make the material strong and rigid.

Tätä tarkoitusta varten täytyy materiaalin, josta partikkelit koostuvat, omata kemiallinen affiniteetti muodostettuun "liimaan". (Tämä saavutetaan valitsemalla partikkelit A, joilla on sopiva kemiallinen rakenne, ja/tai sopivalla partikkelien pintakäsittelyllä.) 2. Kappaleet A voivat myöskin toimia siten, että DSP-materiaaleille aikaansaadaan sitkeys mikrohalkeamisen välttämiseksi .For this purpose, the material of which the particles are composed must have a chemical affinity for the "glue" formed. (This is accomplished by selecting particles A with a suitable chemical structure and / or a suitable surface treatment of the particles.) 2. The pieces A can also function to impart toughness to the DSP materials to avoid microcracking.

Tätä tarkoitusta varten ovat kappaleet A sopivimmin kuituja, esimerkiksi halkaisijaltaan 0,5 ^,um - 50 A ja pituudeltaan 12 72307 100 ^um - 500 A, pituudeltaan sopivimmin 10 ^um - 500 A, sopivimmin yhdessä kompaktien partikkeleiden A kanssa, erityisesti siten, että kompaktien partikkelien A konsentraa-tio on suuri. Esimerkkejä sopivista pitkänomaisista osista tai kuiduista A tätä tarkoitusta varten ovat erittäin hienot kuidut, lastut ja neulan muotoiset kiteet.For this purpose, the bodies A are preferably fibers, for example 0.5 μm to 50 Å in diameter and 12,7307 100 μm to 500 Å in length, preferably 10 μm to 500 Å in length, preferably together with compact particles A, in particular such that that the concentration of compact particles A is high. Examples of suitable elongate parts or fibers A for this purpose are very fine fibers, chips and needle-shaped crystals.

3. Kappaleilla A voi myös olla sellainen tehtävä, että ne aktiivisesti myötävaikuttavat "liiman" aikaansaamiseen, esimerkiksi kun partikkelit A ovat partikkeleita, jotka aikaansaavat kiinteän rakenteen kun ne osittain liuotetaan partikkelien väliseen veteen, ja kemiallisen reaktion vesifaasis-sa, jolloin reaktiotuote saostuu, tai kun partikkelit tai kuidut A ovat metallia, joka alistetaan sulatukselle-kiinteyt-tämiselle tai sintraukselle erillisessä vaiheessa DSP-matriisin alkumuodostuksen jälkeen.3. The bodies A may also have the function of actively contributing to the formation of an "adhesive", for example when the particles A are particles which provide a solid structure when partially dissolved in interparticulate water, and a chemical reaction in the aqueous phase where the reaction product precipitates, or when the particles or fibers A are a metal that is subjected to melt-solidification or sintering in a separate step after the initial formation of the DSP matrix.

4. Kappaleet A voivat toimia haluttujen kemiallisten prosessien kiihdyttäjänä tai katalysaattorina, jotka prosessit tapahtuvat DSP-systeemissä. Näin ollen voivat partikkelit A muodostua ultrahienosta sementistä, sementtiin perustuvien DSP-systeemien, tyypillisesti sementti/silikapöly/betonin tehopehmenninaineita sisältävien DSP-systeemien kovettamisen nopeuttamiseksi.4. Pieces A can act as an accelerator or catalyst for the desired chemical processes that take place in the DSP system. Thus, particles A may be formed from ultrafine cement to accelerate the curing of cement-based DSP systems, typically cement / silica dust / concrete power softener DSP systems.

5. Partikkelit A voivat toimia estoaineina: 1) korroosiota vastaan, 2) alkalireaktioita vastaan, esimerkiksi kun partikkelit A ovat SiC>2:ta, 3) lasikuitujen suojaamiseksi voivat partikkelit A olla ultraviolettisäteilylle läpäisemättömiä (ja voivat sopivimmin toimia hapenpoistoai-neina), 4) myrkkyinä, jotka vastustavat biologista hajotusta, erityisesti mikrobiologista hajotusta, 5) aktiivisina osasina liukenevan kromaattisisällön (kuten tiosulfaatin tai ferrosulfaatin) vähentämiseksi sementissä, 6) poistoaineina, jotka toimivat ioninvaihdossa ionien poistamiseksi nesteistä, jotka 13 72307 pestään rakenteen läpi, mm. poistoaineina, jotka absorboivat radioaktiivisia ioneja radioaktiivisesta aineesta, joka sisältyy DSP-matriisimateriaaliin, 7) vety rikkaina ja/tai raskaina elementteinä suojaamista varten radioaktiiviselta säteilyltä (kuten lyijypartikkelit).5. Particles A can act as inhibitors: 1) against corrosion, 2) against alkaline reactions, for example when particles A are SiO 2, 3) to protect glass fibers, particles A can be impermeable to ultraviolet radiation (and can preferably act as oxygen scavengers), 4 ) as toxins against biodegradation, in particular microbiological degradation; 5) as active ingredients to reduce the soluble chromate content (such as thiosulphate or ferrous sulphate) in cement; as scavengers that absorb radioactive ions from the radioactive material contained in the DSP matrix material, 7) hydrogen as rich and / or heavy elements for protection against radioactive radiation (such as lead particles).

5. Partikkelien A tarkoitus voi olla optisten ominaisuuksien, kuten heijastus-, läpinäkyvyys- ja fluoresenssiomi-naisuuksien antaminen.5. The purpose of the particles A may be to impart optical properties such as reflection, transparency and fluorescence properties.

Tätä tarkoitusta varten partikkelit A voivat olla pigmenttejä, joiden koko on sovitettu haluttujen optisten ominaisuuksien mukaan, jolloin tässä yhteydessä alle 0,5 ^,um:n koko on erittäin tehokas.For this purpose, the particles A can be pigments whose size is adapted to the desired optical properties, in which case a size of less than 0.5 [mu] m is very effective.

6. Kappaleita A voidaan käyttää antamaan haluttuja sähkö-ominaisuuksia (esimerkiksi ionien johtamisominaisuus).6. Pieces A can be used to impart desired electrical properties (e.g., ion conduction property).

7. Kappaleita A voidaan käyttää sähköä johtavina elementteinä.7. Pieces A can be used as electrically conductive elements.

8. Kappaleita A voidaan lisätä komponentteina, joilla on erikoiset dielektriset ominaisuudet.8. Pieces A can be added as components with special dielectric properties.

9. Kappaleet A voivat olla magneettisia partikkeleita.9. The bodies A may be magnetic particles.

10. Kappaleita A voidaan käyttää antamaan erityisiä kemiallisia ja termisiä ominaisuuksia: a) missä halutaan kemiallista tai termistä resistanssia, tai b) missä kemiallisen tai termisen resistanssin on oltava niin alhainen kuin mahdollista (esimerkiksi mikrorakenteen aikaansaamiseksi saattamalla DSP-matriisi, joka sisältää kemiallisesti tai termisesti helposti erotettavissa olevia kappaleita A,alttiiksi korroosiolle tai palamiselle kappaleiden A poistamiseksi, mikä esimerkiksi johtaa tiiviiseen lujaan DPS-matriisiin, jossa on erittäin hienoja huokosia tai reikiä koko rakenteen läpi).10. Pieces A may be used to impart specific chemical and thermal properties: (a) where chemical or thermal resistance is desired, or (b) where chemical or thermal resistance must be as low as possible (for example, to provide a microstructure by placing a DSP matrix containing chemically or thermally easily separable bodies A, prone to corrosion or combustion to remove the bodies A, resulting, for example, in a dense strong DPS matrix with very fine pores or holes throughout the structure).

14 72307 11. Kappaleet A voivat olla kovaa materiaalia DSP-materiaa-lin kulutuskestävyyden aikaansaamiseksi.14 72307 11. The pieces A may be of hard material to provide wear resistance of the DSP material.

Tiiviin pakkauksen periaatteetPrinciples of tight packaging

Osasten ja partikkelien tiivis pakkaus on olennainen DSP-järjestelmien yhteydessä, esimerkkinä voidaan mainita, että Portland-sementtiin perustuvissa DSP-materiaaleissa on olennainen ominaisuus sementtipartikkelien tiivis pakkaus, yhdistettynä erittäin hienojen partikkelien sijoittamiseen sementtipartikkelien välitiloihin.Tight packing of particles and particles is essential in DSP systems, for example, Portland cement-based DSP materials have the essential feature of tight packing of cement particles, combined with the placement of very fine particles in the interstices of the cement particles.

Tilavuudeltaan stabiilin DSP-betonin tai laastin valmistamisen yhteydessä on myöskin toivottavaa pakata hiekka ja kiviaines mahdollisimman tiiviisti, jolloin aggregaattien väliset tilat mahdollisimman tiiviisti täytetään tiiviillä DSP-pastalla.In connection with the production of DSP concrete or mortar with a stable volume, it is also desirable to pack the sand and aggregate as tightly as possible, whereby the spaces between the aggregates are filled as tightly as possible with a dense DSP paste.

Tämä pakkaus ei ole yksikäsitteisesti määriteltävissä, mutta se on riippuvainen kyseisten kappaleiden tai partikkelien muodosta, niiden koko jakautumasta sekä tiivistysmenetelmästä .This package cannot be unambiguously defined, but it depends on the shape of the bodies or particles in question, their size distribution and the method of compaction.

Partikkelin muodon merkitysMeaning of particle shape

Pakkauksen tiiviys on riippuvainen partikkelien muodosta siten, että mitä enemmän kulmikkaita, pitkänomaisia ja epätasaisia partikkelit ovat, sitä alhaisempi on tiivistys.The tightness of the package depends on the shape of the particles, so that the more angular, elongated and uneven the particles, the lower the seal.

Portland-sementtiin perustuvan DSP-pastan yhteydessä on suurilla partikkeleilla (sementillä) tyypillisesti kuutio-mainen muoto, pakkauskapasiteetin ollessa keskinkertainen. (Sementtipartikkelien muoto on riippuvainen valmistusmenetelmästä (jauhatuksesta). Mitä pakkaukseen tulee, on pallomainen sementti ihanteellinen. Tämän muotoista sementtiä voidaan valmistaa synnyttämällä sydämiä ja kasvattamalla nestefaasissa.) Toisaalta sisältää erittäin hieno jauhe pyöreitä partikkeleita, jotka ovat muodostuneet kondensaation 15 72307 kautta kaasu-tai nestefaasista. Pallomainen muoto johtaa ihanteellisiin pakkausominaisuuksiin.In the case of DSP paste based on Portland cement, the large particles (cement) typically have a cubic shape, with a medium packaging capacity. (The shape of the cement particles depends on the manufacturing method (grinding). As far as packaging is concerned, spherical cement is ideal. Cement of this shape can be produced by generating cores and growing in the liquid phase.) On the other hand, a very fine powder contains round particles formed by condensation. . The spherical shape results in ideal packaging properties.

Tiiviisti pakattuja pitkänomaisia osasia, kuten kuidut, järjestetään tyypillisesti huomattavasti enemmän avoimeksi rakenteeksi kuin kompaktimuotoiset partikkelit (vertaa kuvio 4), jollei ryhdytä erikoisiin toimenpiteisiin (vertaa kuvio 5).Tightly packed elongate particles, such as fibers, are typically arranged in a much more open structure than compact particles (compare Figure 4), unless special measures are taken (compare Figure 5).

Partikkelien kokojakautuman merkitysSignificance of particle size distribution

Partikkelien kokojakautuman merkitystä voidaan havainnollistaa tarkastamalla binäärisiä sekoituksia (isoja ja pieniä partikkeleita) verrattuna monikomponenttisekoituksiin.The importance of particle size distribution can be illustrated by examining binary mixtures (large and small particles) compared to multicomponent mixtures.

Partikkelien tiivistä pakkausta, riippuvaisena partikkelien geometriasta (riippumatta pintavoimista) on käsitelty maailman ympäri partikkeliteknologiaa eri aloilla käsittävässä kirjallisuudessa, esimerkiksi teoksissa "Particulate Technology", Clyde Orr Jr., 1966, The MacMillan Company, New York ja "Principles of Particulate Mechanics", Brown and Richards, 1970 Pergamon Press. On tyypillistä, että partikkelijärjestelmien pakkaaminen, jossa pintavoimat ovat merkityksettömiä, on riippumaton absoluuttisesta partikkelikoosta sekä riippuu vain partikkelien muodosta, suhteellisesta kokojakautumasta sekä mekaanisesta tavasta, jonka mukaan partikkelit on sijoitettu. Tämä merkitsee sitä, että yhtä isojen pallomaisten partikkelien yhdenmukainen pakkaaminen johtaa samaan kiinteän aineen tilavuusosaan (esimerkiksi 0,52 kuutiomaiselle ja 0,74 heksagonaaliselle pakkaukselle), riippumatta kuulien absoluuttisesta koosta. Pakkauksen tiiviyteen vaikuttaa voimakkaasti suhteellinen partikkelikokojakautuma, ts. eri partikkelikokojen välinen suhde. Siten selostavat Brown and Richards (edellä mainittu) klassillisia kokeita, jotka on tehty eri koko-suhteita edustavilla pallomaisten partikkelien binäärisillä pakkauksilla, joissa kiinteiden aineiden tilavuusosuus nousee noin 0,63:sta yksittäisillä partikkelikokojakeilla noin 0,70:n suurten ja pienten partikkelien sekoituksella, jossa kokosuh-de on 3,4/1, sekä aina 0,84:n asti suurten ja pienten partik- 16 72307 kelien sekoituksella kokosuhteessa 16/1. Pakkauksen tiivistys on myöskin voimakkaasti riippuvainen mekaanisesta puris-tusmenetelmästä. Yksinkertainen painepuristus ei normaalisti johda erityisen tiiviiseen partikkelijärjestelmien pakkaukseen, jossa partikkelit säilyttävät geometrisen identtiteettinsä (ts. eivät rikkoudu eivätkä olennaisesti muuta muotoaan). Normaalisti tiiviimpi pakkaus saadaan aikaan leikkausdeformaa-tiolla, toistetulla leikkausdeformaatiolla, tai tasapainoisella täryttämisellä, aina kohdistamalla pieni kohtisuora paine sen varmistamiseksi, että toistettu muodonmuutos lopulta johtaa yhä tiiviimpään rakenteeseen. Tästä syystä ei ole mahdollista ilmaista käsitettä tiivis pakkaus yhden ainoan ominaisuuden avulla. Tässä selostuksessa mainittu termi "tiivis pakkaus" on ymmärrettävä olennaisesti sellaisena tiiviinä pakkauksena, joka saadaan aikaan järjestelmissä ilman tarttuvia pintoja ja edellä mainitun tyyppisillä vaikutuksilla, kuten leikkausdeformaatiolla ja tasopainotetulla täryttämisellä.The compact packaging of particles, depending on the geometry of the particles (regardless of surface forces), has been discussed around the world in the literature on particle technology, for example in Particulate Technology, Clyde Orr Jr., 1966, The MacMillan Company, New York, and Principles of Particulate Mechanics, Brown and Richards, 1970 Pergamon Press. It is typical that the packaging of particle systems, where the surface forces are insignificant, is independent of the absolute particle size and depends only on the shape of the particles, the relative size distribution and the mechanical way in which the particles are placed. This means that uniform packaging of equally large spherical particles results in the same volume fraction of solid (e.g., 0.52 per cubic and 0.74 for hexagonal packaging), regardless of the absolute size of the spheres. The tightness of the package is strongly influenced by the relative particle size distribution, i.e. the relationship between different particle sizes. Thus, Brown and Richards (supra) describe classical experiments performed on binary packages of spherical particles of various sizes, in which the volume fraction of solids increases from about 0.63 for individual particle size fractions with a mixture of large and small particles of about 0.70, with an aspect ratio of 3.4 / 1, and up to 0.84 by mixing large and small particles in a ratio of 16/1. The sealing of the package is also heavily dependent on the mechanical compression method. Simple compression does not normally result in a particularly tight packaging of particle systems in which the particles retain their geometric identity (i.e., do not break or substantially alter their shape). Normally, a tighter package is achieved by shear deformation, repeated shear deformation, or balanced vibration, always applying a small perpendicular pressure to ensure that the repeated deformation ultimately results in an increasingly compact structure. For this reason, it is not possible to express the concept of compact packaging with a single feature. In this specification, the term "tight package" is to be understood as meaning a tight package which is obtained in systems without adhesive surfaces and with effects of the type mentioned above, such as shear deformation and plane-weighted vibration.

Kaikista tiivein pakkaus aikaansaadaan korkealla suurten ja pienten partikkelien välisellä suhteella, joka tyypillisesti on yli 20.The tightest compression of all is achieved by a high ratio of large to small particles, which is typically more than 20.

Pienillä halkaisijoiden suhteilla pienenee suurin mahdollinen pakkaustiiviys seinämä- ja rajavaikutuksen johdosta, jonka tärkeys kasvaa hienojen partikkelien ja isompien partikkelien välisen suhteen kasvaessa.At small diameter ratios, the maximum possible packing density decreases due to the wall and boundary effect, the importance of which increases as the ratio between fine particles and larger particles increases.

Ilman seinämä- ja rajavaikutusta voitaisiin aikaansaada 100 %:sen tiivis pakkaus multikomponenttisekoituksessa täyttämällä jatkuvasti partikkelien välisiä tiloja kuitupartikkeleilla.Without the wall and boundary effect, a 100% tight package in a multicomponent blend could be achieved by continuously filling the interparticle spaces with fibrous particles.

Käytännössä missä suurimpien ja pienempien partikkelien välinen suh- 4 5 de on rajoitettu, esimerkiksi alueelle noin 10 -10 betonille tai sementtiin perustuvalle DSPrlle, jossa on aggregaatteja 10 mm:n asti sekä hienojakoista sementtiä luokaltaan noin 1 yum, sekä DSP:n kohdalla myöskin erittäin hienojakoisiaIn practice, where the ratio between the largest and smallest particles is limited, for example in the range of about 10-10 for concrete or cement-based DSP with aggregates up to 10 mm and fine cement of the order of about 1 yum, and also for DSP also very fine

IIII

17 72307 silikapartikkeleita, joiden keskimääräinen partikkelikoko on noin 0,1 ^um, tapahtuu huomattava seinämä- ja raja-teho mikäli yksittäisten partikkelijakeiden lukumäärä on enemmän kuin 3 tai 4, mikä johtaa pakkaukseen, joka on kaukana ihanteellisesta.17 72307 silica particles with an average particle size of about 0.1 μm, considerable wall and boundary power occurs if the number of individual particle fractions is more than 3 or 4, resulting in a package that is far from ideal.

Mitään sellaista teoriaa ei näytä olevan, joka mahdollistaisi sellaisen raekokokäyrän esittämisen, joka johtaisi optimaaliseen pakkaukseen. Tämän vuoksi ratkaisu näyttää olevan kompromissi toisaalta sellaisen pakkauksen, jossa on vain muutamia komponentteja sekä pieni seinämä- ja rajavaikutus, ja toisaalta sellaisen pakkauksen välillä, jossa on suuri komponent-timäärä. Jokaisessa yksittäisessä tapauksessa saavutetaan optimipakkaus suorittamalla ennakolta fysikaalisia kokoon-puristuskokeita.There does not appear to be any theory that would allow the presentation of a grain size curve that would result in optimal packaging. Therefore, the solution seems to be a compromise between a package with only a few components and a small wall and boundary effect on the one hand, and a package with a large number of components on the other hand. In each individual case, optimum compression is achieved by performing physical compression tests in advance.

Joka tapauksessa voidaan yleensä soveltaa joitakin yleisiä periaatteita: 1. Tiiviisti pakattu partikkelijae, esimerkiksi pyöreitä kompaktisti muotoiltuja hienoja partikkeleita alueella 10-20 yiun, olisi suojattava ohentamiselta varmistamalla tuntuva ero partikkelikokojen suhteen (sekä suurilla että pienillä kokoluokilla).In any case, some general principles can generally be applied: 1. A tightly packed particle fraction, for example round compactly shaped fine particles in the range of 10-20 yuan, should be protected from thinning by ensuring a significant difference in particle sizes (both large and small).

2. Erittäin lujilla sementtiin perustuvilla materiaaleilla lujuuden antavien sementtipartikkelien tiivis pakkaus olisi varmistettava partikkelikoon eroilla (sekä isolla että pienellä kokoluokalla), esimerkiksi käyttämällä toisaalta suhteellisen karkeata hiekkaa ja toisaalta erittäin hienoja partikkeleita, jotka ovat tuntuvasti pienempiä kuin pienin sementtijae.2. For high-strength cement-based materials, tight sealing of cement particles that provide strength should be ensured by differences in particle size (both large and small), for example by using relatively coarse sand on the one hand and very fine particles significantly smaller than the smallest cement fraction.

3. Milloin käytetään muita partikkeleita tai kuituja, joiden koko vastaa sementin, esimerkiksi halkaisijaltaan 10-20 ^,um olevia lasikuituja, sementtiin perustuvassa DSP:ssä, on mahdollista kompensoida suhteellisen voimakas sementtijakeen ohennus, joka tapahtuu näiden partikkelien tai kuitujen pin- 18 72307 nassa, lisäämällä vastaavasti suurempi osa erittäin hienoja partikkeleita A.3. When other particles or fibers with a size corresponding to cement, for example glass fibers with a diameter of 10-20 μm, are used in a cement-based DSP, it is possible to compensate for the relatively strong thinning of the cement fraction on the surface of these particles or fibers. , by adding a correspondingly larger proportion of very fine particles A, respectively.

Kappaleiden tai partikkelien, joilla pintavoimat on eliminoitu, tiivis pakkaus on voimakkaasti riippuvainen kappaleiden järjestelyn kinematiikasta. Esimerkiksi voidaan kuituja järjestää tässä hakemuksessa tarkoitettuun tiiviiseen pakkaukseen 1) yksinkertaisella sekoitus- ja valuprosessilla (vertaa kuvio 4), 2) saostuksella ja 3) filamentteja kiertämällä kuten on esitetty kuviossa 5. Tiiviys eli kuitujen konsentraatio kasvaa voimakkaasti lähtien tapauksesta 1) tapauksen 2) kautta 3) reen. Näillä menetelmillä saavutettavia tyypillisiä kuitukonsentraatioarvoja ovat 5, 20 ja 60 tila-vuus-%.The tight packing of bodies or particles with which surface forces have been eliminated is strongly dependent on the kinematics of the arrangement of the bodies. For example, the fibers can be arranged in the compact package referred to in this application by 1) a simple mixing and casting process (compare Figure 4), 2) precipitation and 3) twisting the filaments as shown in Figure 5. The density, i.e. the fiber concentration, increases strongly from case 1) through case 2) 3) reen. Typical fiber concentration values obtained by these methods are 5, 20 and 60% by volume.

Näin ollen on ymmärrettävää, että tiivis pakkaus on yhdistelmävaikutus partikkelien tai kappaleiden muodosta sekä siitä tavasta, jolla partikkelit tai kappaleet on järjestetty, ts. kinematiikasta, jonka olosuhteissa partikkelien tai kappaleiden konsentraatioon pintavoimat vaikuttavat ainoastaan merkityksettömästi, kuten DSP-järjestelmissä, joihin on lisätty tehokas dispergointiaine.Thus, it is understood that a tight pack is a combination of the shape of the particles or bodies and the manner in which the particles or bodies are arranged, i.e., the kinematics under which the concentration of particles or bodies is only negligibly affected by surface forces, such as DSP systems with efficient dispersant. .

Pintavoimien voittaminenOvercoming surface forces

Eräs olennainen osa DSP-järjestelmien aikaansaamisessa on pienten partikkelien ja kappaleiden välisten pintavoimien voittaminen tärkeän tiiviin pakkauksen aikaansaamiseksi.An essential part of providing DSP systems is overcoming the surface forces between small particles and bodies to provide an important tight package.

Sementtiin perustuvassa DSPrssä kysymys tiiviin partikkeli-pakkauksen aikaansaamisesta en siten olennaisesti kysymys vesi-liuoksessa olevien sementtipartikkelien ja erittäin hienojen partikkelien välisten pintavoimien voittamisesta.In cement-based DSP, the question of providing a tight particle package is thus not essentially a question of overcoming the surface forces between the cement particles in the aqueous solution and the very fine particles.

Kompakteilla partikkeleilla, joilla on pyöreä muoto ja jotka ovat pintavoimien yhdessä pitämiä, ovat kahden pistekoske-tuksessa olevan partikkelin erottamiseen tai keskinäiseenCompact particles with a circular shape, held together by surface forces, have the ability to separate or intertwine two particles in point contact.

IIII

19 72307 siirtämiseen tarvittavat voimat verrannollisia partikkelikokoon (d) sekä pintajännitykseen (γ) F cc yd19 72307 transfer forces proportional to particle size (d) and surface tension (γ) F cc yd

Pintajännitys γ määritellään 1) nestemeniskin ja ympäröivän juoksevan aineen (yleensä ilman) välisenä pintajännityksenä, silloin kun meniski aiheuttaa koheesiota, tai 2) työnä, joka tarvitaan yhden uuden pinta-alayksikön aikaansaamiseksi siirtämällä keskenään yhdensuuntaiset pinnat pois kosketuspinnasta äärettömän kauas.The surface tension γ is defined as 1) the surface tension between the liquid misk and the surrounding fluid (usually air) when the meniscus causes cohesion, or 2) the work required to create one new surface unit by moving the parallel surfaces away from the contact surface infinitely far.

Olettaen, että erotus- ja liukuresistanssi ovat määrääviä pyö-rintäresistanssiin nähden, voidaan jauheen myötöjännitys (joka on verrannollinen partikkeliin vaikuttavaan voimaan, jaettuna partikkelin pinta-alalla) kirjoittaa seuraavasti p oc yd ^ tai, dimensiovapaassa muodossa ^ = vakio Ύ jossa vakio on funktio partikkelijärjestelmän geometriasta (suhteellinen partikkelikoko, muoto sekä järjestely).Assuming that the separation and slip resistance are dominant with respect to the rotational resistance, the yield stress of the powder (proportional to the force acting on the particle divided by the particle area) can be written as p oc yd ^ or, in dimensionless form ^ = constant Ύ where constant is a function of the particle system geometry (relative particle size, shape and arrangement).

Tämä kvalitatiivinen malli on näyttänyt tärkeätä osaa valittaessa menetelmää tiiviiden, lujien, sementillä sidottujen materiaalien, kuten DSP:n, valmistamiseksi, jossa partikkelin pakkauksen kuvaamiseksi on käytetty funktiota eli p£ ΎThis qualitative model has shown an important part in the selection of a method for the production of dense, strong, cementitious materials, such as DSP, in which the function p £ Ύ has been used to describe the particle package.

SuureQuantity

Pd γ on mitta sille määrälle, missä ulkopuoliset jännitykset (p)Pd γ is a measure of the amount where external stresses (p)

VV

voivat voittaa sisäisen koheesion ( ·= ).can overcome internal cohesion (· =).

dd

Pintavoimien vaikutuksen alaisena olevat erittäin hienojakoiset partikkelit pakataan tyypillisesti hyvin avoimeksi rakenteeksi, mikäli pakkaus tapahtuu kohtuullisella ulkopuo- 20 72307 lisella paineella. Tämä on asianlaita jos pakataan partikkeli järjestelmä hyvin alhaisella, dimensiottomalla puristus-paineella pd Y ' mikä johtaa vastaavasti alhaiseen partikkelikonsentraatioon.Very fine particles under the influence of surface forces are typically packaged into a very open structure if the packaging takes place at a reasonable external pressure. This is the case if the particle system is packed at a very low, dimensionless compression pressure pd Y 'which results in a correspondingly low particle concentration.

Tiiviimpi pakkaus voidaan aikaansaada 1) suuremmalla puristuksella, 2) pienentämällä pintavoimia, esimerkiksi pinta-aktiivisilla aineilla, tai 3) valitsemalla suurempia partikkeleita .Tighter packaging can be achieved by 1) greater compression, 2) reducing surface forces, for example with surfactants, or 3) selecting larger particles.

Erittäin korkeilla arvoilla, on pintavoimien vaikutus ~ käytännöllisesti katsoen voitettu, esimerkiksi kivipinos-sa. Siinä on partikkelien pakkaus periaatteessa kysymys partikkeligeometriasta, partikkelikitkasta sekä tavasta, jolla kokoonpuristaminen suoritetaan, esimerkiksi täryt-tämällä.At very high values, the effect of surface forces is practically overcome, for example in a stack of stones. In principle, the packaging of particles is a matter of particle geometry, particle friction and the way in which the compression is carried out, for example by vibration.

Erittäin lujan ja tiiviin betonin tuottaminen vaatii erittäin hienoista partikkeleista koostuvan sideaineen järjestämisen tiiviiksi pakkaukseksi. Kuitenkaan normaaliolo-suhteissa pienien partikkelien, pintavoimien sekä kohtuullisen puristusvoiman yhdistelmä ei salli tällaisen tiiviin rakenteen aikaansaamista.The production of very strong and dense concrete requires the arrangement of a binder consisting of very fine particles in a tight package. However, under normal conditions, the combination of small particles, surface forces, and reasonable compressive force does not allow such a compact structure to be obtained.

DSP-periaatteen mukaan eliminoidaan pintavoimien lukitus-vaikutus sementtiin perustuvissa materiaaleissa olennaisesti dispergointiaineiden avulla, jolloin mahdollistetaan ihanteellinen geometrinen järjestely niin, että pieniä, pyöreitä partikkeleita on sijoitettu isompien partikkelien väliin erittäin tiiviin rakenteen varmistamiseksi siitä huolimatta, että sementtipartikkelien väliin pakatut pienet partikkelit ovat vain noin 1/100 tavallisten sementtipartikkelien koosta (silikapöly, jossa keskimääräinen halkaisija on 0,1 ^,um) .According to the DSP principle, the locking effect of surface forces in cement-based materials is substantially eliminated by dispersants, allowing an ideal geometric arrangement so that small, round particles are interposed between the larger particles to ensure a very tight structure despite the fact that the particles are packed between small particles. / 100 of the size of ordinary cement particles (silica dust with an average diameter of 0.1 μm).

Il 21 72307 Näin ollen DSP-järjestelmän mukaan käytetään tehokkaita dispergointiaineita muuttamaan erittäin hienoihin partikkeleihin perustuvat materiaalit sellaiseen tilaan, jossa pak-kaustiiviys on puhtaasti geometrinen ja kinemaattinen ongelma, sellaisena kun se tunnetaan suurikokoisten partikkelien pakkausteoriasta.Il 21 72307 Thus, according to the DSP system, effective dispersants are used to convert materials based on very fine particles to a state where packaging tightness is a purely geometric and kinematic problem, as is known from the packaging theory of large particles.

Esillä olevan keksinnön erään erityisen aspektin mukaan on myös mahdollista suorittaa DSP-materiaalien kokoonpuristus suuremmalla jännityskentällä. Käyttämällä kokoonpu-ristusta suurjännityskentässä on mahdollista menestyksellä aikaansaada DSP-järjestelmiä, jotka perustuvat kaikkein pie-nimpään partikkelikokoon, partikkeleille A ilmoitetulla alueella, ts. 50-200 A, missä pintavoimilla (γ) mallin pd — = vakioAccording to a particular aspect of the present invention, it is also possible to perform compression of DSP materials with a higher stress field. By using compression in a high stress field, it is possible to successfully provide DSP systems based on the smallest particle size in the range indicated for particles A, i.e. 50-200 A, where at surface forces (γ) the model pd - = constant

YY

mukaan on yhä kasvavampi tärkeys. Lisäämällä puristusjännitystä p vastaavasti, voidaan säilyttää taso pd Ύ joka on ominainen sille, että pintavoimat on voitettu.is of growing importance. By increasing the compressive stress p accordingly, the level pd Ύ which is characteristic of the surface forces being overcome can be maintained.

Muissa menetelmissä hienojen kappaleiden tai partikkeleiden järjestämiseksi, kuten saostamisessa, voidaan käyttää vastaavia periaatteita, vain matemaattiset mallit ovat erilaisia. Näin ollen tiiviin järjestelyn aikaansaaminen saostamalla pieniä kuituja on riippuvaista siitä, onko kuituihin vaikuttava painovoima tarpeeksi suuri voittaakseen pintavoimat, jotka pyrkivät kiinnittämään ja lukitsemaan saostuvat kuidut (tällainen kiinnitys on tyypillisesti sellainen, joka pyrkii kiinnittämään kuitua täysin ei-toivottuun asentoon, joka ei ole yhdensuuntainen toisten kuitujen kanssa), niin että laskeutuva kuitu asettuu haluttuun asentoon olennaisesti yhdensuuntaisesti jo laskeutuneiden kuitujen kanssa.In other methods for arranging fine bodies or particles, such as precipitation, similar principles can be used, only the mathematical models are different. Thus, achieving a tight arrangement by precipitating small fibers depends on whether the gravity acting on the fibers is large enough to overcome the surface forces that tend to fix and lock the precipitated fibers (such fixation is typically one that tends to fix the fiber to a completely undesired position not parallel to with the fibers) so that the descending fiber is in the desired position substantially parallel to the already descending fibers.

22 7230722 72307

Dispergointiaineen vaikutus Portland-sementin/erittäin hienojen partikkelien järjestelmässä_Effect of dispersant in Portland cement / very fine particles system_

Hienojen partikkelien dispergointia käyttämällä pinta-ak-tiivisia aineita on laajasti yleisesti selostettu kolloideja ja pintavaikutuksia käsittävässä kirjallisuudessa.The dispersion of fine particles using surfactants has been widely described in the literature on colloids and surface effects.

Pinta-aktiivisen aineen käyttämisen tarkoituksena on aikaansaada sellaisia poistyöntäviä voimia viereisiin partikkeleihin nähden, että nämä voimat voivat voittaa London/van der Waalin voimien aiheuttavan keskinäisen vetovoiman sekä mahdollisesti muut vetovoimat. Tällä keinolla pyritään eliminoimaan partikkelien välinen tartunta, niin että varmistetaan partikkelien keskinäinen liukuminen, mikä on täysin olennaista tiiviin pakkauksen aikaansaamiseksi alhaisella puristuksella.The purpose of using a surfactant is to provide such repulsive forces relative to adjacent particles that these forces can overcome the mutual attraction of the London / van der Waal forces, as well as possibly other attractions. The aim of this means is to eliminate the adhesion between the particles, so as to ensure the sliding of the particles with each other, which is absolutely essential for obtaining a tight package with low compression.

Klassillisen teorian mukaan huomioidaan normaalisti kaksi erikseen työntävää mekanismia: sähköinen repulsio, jonka aiheuttaa sähköisen kaksoisdiffuusiokerroksen syntyminen partikkeleita ympäröivään aineeseen (vertaa D.L.V.O. teoria), ja steerinen este, jolloin partikkelien pääsyä keskinäisesti yhteen (ts. niiden flokkulaatiota) estetään toisen aineen adsorboitujen kerrosten läsnäololla partikkelien pinnalla.According to classical theory, two separate pushing mechanisms are normally considered: electrical repulsion caused by the formation of an electrical double diffusion layer in the material surrounding the particles (compare DLVO theory), and steric hindrance, which prevents particles from adhering to each other (i.e. their flocculation) by adsorbing them. .

Tällaiset adsorboidut kerrokset voivat olla väliaineen molekyylejä, tai ne voivat olla pinta-aktiivisia molekyylejä. Adsorboitujen molekyylien fysikaalinen vuorovaikutus partikkelien lähestyessä toisiaan vaikuttaa flokkulaation estämiseksi. Uskotaan, että steerinen estevaikutus on määräävä tekijä kun sementti on liuotettu veteen tyypillisten betoni-pehmentimien vaikutuksella, mutta että myöskin sähköinen repulsio osallistuu mekanismiin lisäyksenä edelliseen.Such adsorbed layers may be medium molecules, or they may be surfactant molecules. The physical interaction of the adsorbed molecules as the particles approach each other acts to prevent flocculation. It is believed that the steric barrier effect is a determining factor when the cement is dissolved in water by the action of typical concrete softeners, but that electrical repulsion also participates in the mechanism in addition to the former.

Monen vuoden kokemus osoittaa, että puhdas sähköinen repul-siovaikutus on riittämätön estämään Portland-sementin flok-kulaatiota vedessä (luultavasti johtuen kaksiarvoisen ja kolmiarvoisen vastaionin Ca++ ja Al+++ suuresta konsentraa-tiosta) mikä, Hardy-Schultz-säännön mukaan pienentää diffun- it 23 72307 doitua kaksoiskerrosta, sekä mahdollisesti myöskin johtuen suoranaisten kemiallisten sidosten (tai siltojen) muodostumisesta. Näyttää todennäköiseltä, että normaalin Portland-sementin tehokas dispersio veteen on voimakkaasti riippuvainen tehokkaan steerisen esteen varmistavista dispergointi-aineista.Many years of experience show that the pure electrical repulsion effect is insufficient to prevent Flocculation of Portland cement in water (probably due to the high concentration of divalent and trivalent counterions Ca ++ and Al +++) which, according to the Hardy-Schultz rule, reduces diffusions 23 7230 double layer, and possibly also due to the formation of direct chemical bonds (or bridges). It seems likely that the effective dispersion of normal Portland cement in water is heavily dependent on dispersants that provide an effective steric barrier.

Erittäin hienojakoisen silikan, ts. jonka keskimääräinen raekoko on 0,1 ^um, hyvän dispersion aikaansaaminen veteen on periaatteessa paljon yksinkertaisempaa kuin vastaavan dispersion aikaansaaminen paljon karkeammalla Portland-sementiliä (jossa keskimääräinen partikkelikoko on tyypillisesti 10 ^um).Achieving a good dispersion in very fine silica, i.e. with an average grain size of 0.1 μm, is in principle much simpler than obtaining a corresponding dispersion with much coarser Portland cement (typically having an average particle size of 10 μm).

Näin ollen kolloidaalisen silikan tehokas dispergointi veteen (ilman suolasisältöä) aikaansaadaan pH-säädöllä (pH tyypillisesti yli 7 tai 8), kuten selostetaan teoksessa Surface and Colloid Science, Egon Matijeviec, Ralph K. Iler, 1973, John Wiley & Sons). Käytännön kokemus, joka on saatu hienolla silikapölyllä, jota on käytetty hakemuksen esimerkeissä (omi- 2 naispinta-ala noin 250 000 cm /g), osoittaa samaa yleistä käyttäytymistä.Thus, efficient dispersion of colloidal silica in water (without salt content) is achieved by pH adjustment (typically pH above 7 or 8), as described in Surface and Colloid Science, Egon Matijeviec, Ralph K. Iler, 1973, John Wiley & Sons). Practical experience with the fine silica dust used in the examples of the application (specific surface area about 250,000 cm / g) shows the same general behavior.

Näin ollen 1/1 sekoitus silikapölystä ja vesijohtovedestä (painon mukaan) sekä 2/1 sekoitus silikasta ja 3 %:sesta nat-riumtripolyfosfaatin vesiliuoksesta molemmat johtavat liuoksiin, joilla on kohtuullinen viskositeetti, ja joita voidaan helposti sekoittaa pienitehoisilla sekoittimilla tai käsin. Kuitenkin yritykset yhdistää tällaisia silika/vesijärjestelmiä Portland-sementtiin johtavat korostettuun flokkulaatioon.Thus, a 1/1 mixture of silica dust and tap water (by weight) and a 2/1 mixture of silica and 3% aqueous sodium tripolyphosphate both result in solutions of reasonable viscosity that can be easily mixed with low power mixers or by hand. However, attempts to combine such silica / water systems with Portland cement will result in increased flocculation.

Siten pienen määrän helposti juoksevaa Portland sementti/vesi-liuosta (tyypillisesti vesi/sementtisuhde 1) lisääminen suureen määrään silika/vesiliuosta, joka on edellä mainittua tyyppiä ja konsentraatiota (ts. tyypillisesti 1 osa sementti-liuosta 10 osaan silika/vesiliuosta) johtaa tuntuvaan jähmettymiseen, joka tekee kaiken lisäsekoituksen mahdottomaksi.Thus, the addition of a small amount of a flowable Portland cement / water solution (typically a water / cement ratio of 1) to a large amount of a silica / water solution of the above type and concentration (i.e., typically 1 part cement solution to 10 parts silica / water solution) results in appreciable solidification. , which makes any further mixing impossible.

24 72307 Tämä osoittaa sitä, että veteen liuennut sementti hävittää erittäin hienojakoisten silikapartikkelien dispergoinnin. Silikapartikkelien välisen sidemuodostuksen tarkkaa mekanismia ei tunneta, mutta selitys on todennäköisesti se, että kaksikerroksinen repulsio pienenee ja että muodostuu erilaisia suoria siteitä tai siltoja.24 72307 This indicates that the cement dissolved in water eliminates the dispersion of very fine silica particles. The exact mechanism of bond formation between silica particles is not known, but the explanation is likely to be that bilayer repulsion is reduced and that various direct bonds or bridges are formed.

Käyttäen betonin tehopehmentimiä, kuten voimakkaasti tiivistyneen naftaleenirikkihapon kautta formaldehydikonden-saatin natriumsuolaa, jossa tyypillisesti enemmän kuin 70% sisältää molekyylejä, joissa on 7 naftaleeniydintä tai enemmän, on helppoa aikaansaada erittäin hyvä dispersio yhdistettyjen erittäin hienojakoisten silika/Portland-sementti-partikkelien ja veden järjestelmässä, mikä mahdollistaa sideaineen tiiviin pakkaamisen jännitykseltään alhaisella kentällä.Using power softeners in concrete, such as the sodium salt of formaldehyde condensate via strongly condensed naphthalene sulfuric acid, which typically contains more than 70% of molecules with 7 naphthalene cores or more, it is easy to obtain a very good dispersion in a combined finely divided silica / Portland cement system. which allows the binder to be tightly packed in a low stress field.

Näin ollen tehopehmentimien vaikutus erittäin hienojakoisten partikkelien/sementin/veden DSP-järjestelmissä ei johdu niiden kyvystä dispergoida erittäin hienojakoisia partikkeleita veteen (itseasiassa muut pinta-aktiiviset aineet ovat tätä tarkoitusta varten parempia), vaan se johtuu siitä, että ne kykenevät aikaansaamaan silikan hyvän dispergoinnin tässä nimenomaisessa Portland-sementin/veden ympäristössä.Thus, the effect of power softeners in very fine particle / cement / water DSP systems is not due to their ability to disperse very fine particles in water (in fact, other surfactants are better for this purpose), but to their ability to provide good dispersion of silica here. in a specific Portland cement / water environment.

Yhdistelmämateriaalin rakenne ja ominaisuudet Esillä oleva keksintö tarjoaa useita uusia menetelmiä ja periaatteita DSP-materiaalien aikaansaamiseksi, joita menetelmiä selostetaan seuraavassa selityksen eri kappaleissa. Tämä kappale koskee erityisesti erittäin lujien sementtiin perustuvien DSP-materiaalien aikaansaamista.Structure and Properties of Composite Material The present invention provides several novel methods and principles for providing DSP materials, which methods are described in the following sections of the specification. This section is particularly concerned with the provision of high-strength cement-based DSP materials.

Tavallisen betonin lujuus riippuu ensisijaisesti sementti-sideaineen laadusta, joka aine sitoo hiekan ja kivet yhteen, sekä vain pienemmässä määrin hiekan ja kiven laadusta niin kauan kun kyseessä ovat normaalimateriaalit.The strength of ordinary concrete depends primarily on the quality of the cement binder, which binds the sand and stones together, and only to a lesser extent on the quality of the sand and stone as long as the normal materials are involved.

25 72307 Tämän tosiasian syynä on se, että sideaine on tavallisessa betonissa heikoin lenkki ja että halkeamat tapahtuvat pääasiassa sideaineessa, eivätkä kulje hiekan ja kivipartikke-lien läpi.72307 The reason for this fact is that the binder is the weakest link in ordinary concrete and that the cracks occur mainly in the binder and do not pass through the sand and stone particles.

Betonirakennesuunnittelua koskevissa kirjoissa tätä on selitetty olettamalla ensimmäisenä likiarvona että lujuus on ainoastaan sideaineen koostumuksen funktio (ilmaistuna se-menttikonsentraationa sementti-vesisuspensiossa suhdearvona joka on vesi/sementtisuhde), sisällyttämättä malleihin hiekan ja kiven määrää taikka laatua.In concrete structure design books, this has been explained by assuming, as a first approximation, that strength is only a function of binder composition (expressed as cement concentration in a cement-water suspension as a water / cement ratio), without including sand and stone quantity or quality in the models.

Betonissa, jossa hiekan ja kiven lujuus ei ole enää korkea suhteessa sideaineen lujuuteen, ovat sekä sideaineen lujuus että hiekan ja kiven lujuus tärkeitä yhdistelmämateriaalin lujuutta silmälläpitäen.In concrete where the strength of sand and stone is no longer high relative to the strength of the binder, both the strength of the binder and the strength of the sand and stone are important in view of the strength of the composite material.

Tämä on tunnettu tosiasia kevytbetonilla, jossa kiviaines koostuu kevyestä, huokoisesta, suhteellisen heikosta materiaalista. Tässä tapauksessa on kiviaineksen sisäinen lujuus yhtä tärkeä kuin sideaineen lujuus kun ilmaistaan matemaattisesti betonin lujuus: n 1-n σ = σ x σ a m jossa σ on betonin puristuslujuus, σ on kiven puristuslu-juus, am on sideaineen puristuslujuus, n on kiven tilavuus-konsentraatio ja 1-n on sideaineen tilavuuskonsentraatio. Tällaisissa materiaaleissa halkeaminen etenee huomattavassa määrin heikkojen kivipartikkelien kautta.This is a known fact with aerated concrete, where the aggregate consists of a light, porous, relatively weak material. In this case, the internal strength of the aggregate is as important as the strength of the binder when the strength of the concrete is mathematically expressed: n 1-n σ = σ x σ am where σ is the compressive strength of the concrete, σ is the compressive strength of the stone, am is the compressive strength of the binder, n is the concentration and 1-n is the volume concentration of the binder. In such materials, cracking proceeds to a considerable extent through weak rock particles.

Uuden erittäin lujan sementtiin perustuvan DSP sideaineen, jota on selostettu kansainvälisessä hakemuksessa n:o PCT/DK79/00047, kehittämisen kautta on aikaansaatu betoni ja laasti, joilla on tähän asti tuntematon lujuus. Täten kansainvälinen patenttihakemus n:o PCT/DK79/00047 esittää vedessä kovetettujamärkiä sylinteritestikappaleita, joiden halkaisija on 10 cm sekä korkeus 20 cm, ja joiden puristuslujuus on 146,2 MPa betonille 169 päivän varastoinnin 26 72307 jälkeen 20°C:ssa,sekä 179 MPa laastille, joka on kovetettu noin 60°C:ssa 4 päivää. Sekä betoni että laasti valmistettiin helposti juoksevista valumassoista heikosti mekaanisesti täryttämällä. Käytettiin sovinnaista kvartsihiekkaa sekä betonia varten graniittia. Lujuuksia vertailtiin korkeimpiin lujuuksiin, joita on ilmoitettu kyseisessä teknisessä kirjallisuudessa: 120,6 MPa mitattu koesylintereille, joilla oli samat dimensiot kuin edellä ja jotka koostuivat betonista, jossa vesi/ sementtisuhde oli 0,25, sementtisisältö 512 kg/m^, sekä "Mighty" 150 sisältö (seuraavassa lähemmin selostettu betonin tehopehmennin) määrässä 2,75 % 0,42 %:sena liuoksena, laskettuna sementin määrästä, jolloin näytteet oli säilytetty yksi vuosi ennen puristuslujuuden koestusta. (Kenichi Hattori, "Superplasticizers in Concrete, Voi. I, Proceedings of an international Symposium held in Ottawa, Canada, 29-31 May, 1978, edited by V.M. Malhhotra, E.E. Berry and T.A. Wheat, sponsored by Canada Centre for Mineral and Energy Technology, Department of Energy, Mines and Resources, Ottawa, Canada and American Concrete Institute, Detroit, USA.)The development of a new high-strength cement-based DSP binder, described in International Application No. PCT / DK79 / 00047, has provided concrete and mortar with hitherto unknown strengths. Thus, International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047 discloses water-cured wet cylinder test pieces with a diameter of 10 cm and a height of 20 cm and a compressive strength of 146.2 MPa for concrete after 169 days of storage at 26 72307 at 20 ° C and 179 MPa for a mortar cured at about 60 ° C for 4 days. Both concrete and mortar were made from easily flowable casting compounds with weak mechanical vibration. Conventional quartz sand and granite for concrete were used. The strengths were compared to the highest strengths reported in the relevant technical literature: 120.6 MPa measured for test cylinders with the same dimensions as above and consisting of concrete with a water / cement ratio of 0.25, a cement content of 512 kg / m 2 and "Mighty" 150 content (the concrete power softener described in more detail below) in an amount of 2.75% as a 0.42% solution, calculated on the amount of cement, in which the samples had been stored for one year before the compressive strength test. (Kenichi Hattori, "Superplasticizers in Concrete, Vol. I, Proceedings of an International Symposium held in Ottawa, Canada, May 29-31, 1978, edited by VM Malhhotra, EE Berry and TA Wheat, Sponsored by Canada Center for Mineral and Energy Technology, Department of Energy, Mines and Resources, Ottawa, Canada and American Concrete Institute, Detroit, USA.)

Murtumapintojen tutkiminen lujuusmittauksien yhteydessä, joita on selostettu kansainvälisessä patenttihakemuksessa n:o PCT/DK79/00047 osoitti, että käytetty hiekka ja kiviaines ei ollut tarpeeksi luja verrattuna sideaineeseen, niin kuin olisi ollut asianlaita normaalibetonin tapauksessa, koska murtuminen eteni huomattavassa määrin hiekan ja kivi-partikkelien läpi.Examination of fracture surfaces in connection with strength measurements described in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047 showed that the sand and aggregate used were not strong enough compared to the binder, as would be the case for normal concrete, as fracture progressed significantly between sand and stone particles. through.

Tämä osoitti mahdollisuuden valmistaa vielä lujempaa betonia yhdistämällä DSP-sideaineen käytön paljon lujemman hiekan sekä kiviaineksen käyttöön. Tämä on periaate, jolla ei ole mitään huomattavaa merkitystä normaalibetonin yhteydessä, niin kuin on edellä selostettu.This showed the possibility of producing even stronger concrete by combining the use of DSP binder with the use of much stronger sand as well as aggregate. This is a principle that has no significant significance in the context of normal concrete, as described above.

27 72307 DSP sideaineen yhdistäminen erityisen lujaan hiekkaan ja kiviainekseen on eräs esillä olevan keksinnön tärkeimpiä aspekteja.27 72307 Combining a DSP binder with particularly strong sand and aggregate is one of the most important aspects of the present invention.

Sopusoinnussa tämän aspektin kanssa, valmistettiin betonia ja laastia käyttäen DSP-sideainetta sekä hiekkana ja kiviaineksena esimerkiksi tulenkestävää bauksiittia ja piikar-bidia, jotka molemmat ovat paljon lujempia kuin tavallisen betonin hiekka ja kiviaines, vertaa esimerkkejä 1 ja 4.In accordance with this aspect, concrete and mortar were prepared using DSP binder as well as refractory bauxite and silicon carbide as sand and aggregate, both of which are much stronger than sand and aggregate of ordinary concrete, compare Examples 1 and 4.

Betoni ja laasti valmistettiin helposti juoksevista massoista ja niillä oli erinomaisen korkea lujuus (puristuslujuus sylinterimäisillä betonikappaleilla, joiden halkaisija oli 10 cm ja korkeus 20 cm ja joita oli kovetettu 60°C:ssa 4 vuorokautta, oli 217 MPa).Concrete and mortar were made of easily flowable masses and had excellent high strength (compressive strength of cylindrical concrete bodies with a diameter of 10 cm and a height of 20 cm and hardened at 60 ° C for 4 days was 217 MPa).

Tämä on enemmän kuin 50 % korkeampi kuin erittäin kovan betonin lujuus, joka betoni on valmistettu tavallisesta hiekasta ja kivestä, yhteen sidottuna uudella lujalla sement-tiaineella (146,2 MPa, vertaa kansainvälinen patenttihakemus n:o PCT/DK79/00047) sekä enemmän kuin 20 % korkeampi kuin korkeimmat lujuudet,jotka on hakijan tiedon mukaan saatu betonilla, jota on valmistettu sovinnaisella pehmeän massan valulla sekä kovetustekniikalla käyttäen sovinnaisia erikois-pehmennettyjä sideaineita (120,6 MPa, vertaa Hattori kuten edellä mainittu).This is more than 50% higher than the strength of very hard concrete made of ordinary sand and stone, bonded together with a new strong cementitious material (146.2 MPa, cf. International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047) and more than 20% higher than the highest strengths obtained, to the applicant's knowledge, from concrete produced by conventional soft-mass casting and curing using conventional special-softened binders (120.6 MPa, cf. Hattori as mentioned above).

Keksinnön mukaisella uudella korkealaatuisella materiaalilla 011 myöskin äärimmäisen korkea jäykkyys (dynaaminen kimmomoduuli 109 000 MPa), mikä on noin 60 % korkeampi kuin korkealaatuisella betonilla, jossa on käytetty DSP-sideainetta sekä kvartsihiekkaa ja graniittia, vertaa kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 esimerkkiä 1.The new high-quality material 011 according to the invention also has an extremely high stiffness (dynamic modulus of elasticity 109,000 MPa), which is about 60% higher than high-quality concrete using DSP binder and quartz sand and granite, cf. International Patent Application No. PCT / DK79 Example 1.

Tulenkestävästä bauksiittihiekasta tehty laasti oli vielä lujempaa ja jäykempää kuin betoni (puristuslujuus sylinterimäisillä kappaleilla, joiden halkaisija oli 10 cm ja korkeus 20 cm ja joita oli kovetettu 80°C:ssa 4 päivää, oli 248 MPa 28 72307 ja dynaaminen kimmomoduuli oli niin korkea kuin 119 000 MPa:ta, vertaa esimerkki 3). Puristuslujuus on 38 % korkeampi kuin lujimmalla laastilla, joka on valmistettu DSP-sideaineella sekä kvartsihiekalla (179 MPa, vertaa kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 esimerkkiä 9),sekä enemmän kuin kaksi kertaa niin korkea kuin edellä mainitulla lujalla betonilla Hattorin mukaan (120 MPa). Vielä lujempia sementtiin perustuvia DSP-materiaaleja on esillä olevan keksinnön mukaan aikaansaatu lujilla hiekka-ja kiviaineksilla, vertaa esimerkkiä 4, jossa lujuus oli 268,3 MPa.The mortar made of refractory bauxite sand was even stronger and stiffer than concrete (compressive strength of cylindrical bodies with a diameter of 10 cm and a height of 20 cm, cured at 80 ° C for 4 days, was 248 MPa 28 72307 and the dynamic modulus of elasticity was as high as 119 000 MPa, compare Example 3). Compressive strength is 38% higher than the strongest mortar made with DSP binder and quartz sand (179 MPa, compare Example 9 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047), and more than twice as high as the above-mentioned strong concrete according to Hattor (120 MPa). Even stronger cement-based DSP materials according to the present invention are provided with strong sand and aggregates, cf. Example 4, where the strength was 268.3 MPa.

Näin ollen on esillä olevan keksinnön mukaisella DSP-betoni-materiaalilla tähän asti saavuttamaton laatu, joka on saavutettu käyttämällä erittäin lujaa hiekkaa ja kiviainesta yhdessä erittäin lujan DSP-sideaineen kanssa, jolloin 1) tavalliseen betoniin verrattuna hiekan ja kiviaineksen lujuutta käytetään paremmin hyväksi ja 2) DSP-sideaineen lujuutta käytetään paljon paremmin hyväksi kuin betonissa, jossa on tavallista hiekkaa ja kiviainesta.Thus, the DSP concrete material of the present invention has a hitherto unattainable quality achieved by using high-strength sand and aggregate in combination with a high-strength DSP binder, whereby 1) the strength of sand and aggregate is better utilized compared to ordinary concrete, and 2) The strength of the DSP binder is much better utilized than in concrete with ordinary sand and aggregate.

Yhdessä helpon tuottamisen mukaan tuomien etujen kanssa, jotka liittyvät DSP-sideaineeseen, avaa erityisen luja hiekka ja kiviaines mahdollisuuden aikaansaada suuri valikoima uusia ja parannettuja tuotteita.Together with the benefits of easy production associated with the DSP binder, the particularly strong sand and aggregate opens up the possibility of producing a wide range of new and improved products.

Eräs toinen erittäin mielenkiintoinen näkemys erittäin lujien, sementtiin perustuvien DSP-materiaalien suhteen on lujuuden σ ja tiheyden p suhde, joka on avainparametri rakennettaessa suurikokoisia rakenteita, kuten torneja, siltoja jne., jossa suurin mahdollinen koko on verrannollinen tähän suhteeseen. Sementtiin perustuvien DSP-materiaalien ja erikoisesti hiekkaa ja kiviainesta sisältävien DSP-materiaalien lujuus/tiiviyssuh-de on huomattavasti korkeampi kuin tavallisella betonilla tai korkealaatuisella betonilla ja jopa korkeampi kuin rakenne-teräksen lujuus/tiiviyssuhde.Another very interesting view for very strong, cement-based DSP materials is the ratio of strength σ to density p, which is a key parameter in the construction of large structures such as towers, bridges, etc., where the maximum possible size is proportional to this ratio. The strength / tightness ratio of cement-based DSP materials, and in particular DSP materials containing sand and aggregate, is considerably higher than that of ordinary concrete or high-quality concrete and even higher than the strength-to-tightness ratio of structural steel.

29 7230729 72307

Keksintö koskee muotokappaletta, joka käsittää erittäin lujat sementtiin perustuvat DSP-materiaalit, ja joka on määritetty- oheisessa patenttivaatimuksessa 1.The invention relates to a shaped body comprising high-strength cement-based DSP materials, as defined in the appended claim 1.

Keksinnön edellä mainitun aspektin mukaan käytetään hiekkaa ja kiviainesta, joka on lujempaa kuin tavallisessa betonissa käytetty hiekka ja kiviaines. Betonihiekka ja kivi muodostuu tyypillisesti tavallisesta kivestä, kuten graniitista, gneissistä, hiekkakivestä, piikivestä ja kalkkikivestä, sisältäen sellaisia mineraaleja kuten kvartsia, maasälpää, kiillettä, kalsiumkarbonaattia, piioksidia jne.According to the above-mentioned aspect of the invention, sand and aggregate are used which are stronger than the sand and aggregate used in ordinary concrete. Concrete sand and stone typically consist of ordinary stone such as granite, gneiss, sandstone, flint, and limestone, including minerals such as quartz, feldspar, mica, calcium carbonate, silica, and the like.

Erilaisia vertailutestejä voidaan käyttää sen toteamiseksi, että tietyt hiekka- ja kivimateriaalit ovat lujempia kuin tavallinen betonihiekka ja kivi, esimerkiksi 1) kovuuden mittaus 2) yksittäisten partikkelien murtolujuuden määrääminen 3) kovuuden mittaaminen mineraaleille, joista hiekka ja kivimateriaalit koostuvat 4) jauhepuristus vastuksen määrääminen 5) kulutuskokeet 6) jauhatuskokeet 7) partikkeleita sisältävän yhdistelmämateriaalin lujuu den mittaaminen.Various comparative tests can be used to determine that certain sand and stone materials are stronger than ordinary concrete sand and stone, for example 1) hardness measurement 2) determination of the breaking strength of individual particles 3) hardness measurement of minerals consisting of sand and stone materials 4) powder compression resistance wear tests 6) grinding tests 7) measurement of the strength of the composite material containing particles.

On vaikeata määritellä yksikäsitteisiä suhteita hiekan ja kiven tällaisten lujuus- ja kovuustulosten välillä sekä hiekan ja kiven kykyä lisätä betonin tai laastin lujuutta.It is difficult to define unambiguous relationships between such strength and hardness results for sand and stone, and the ability of sand and stone to increase the strength of concrete or mortar.

Yleensä on oletettava, että hiekka ja kiviaines, jolla on 30 72307 korkeampi kovuus, kulutuskestävyys, lujuus yhdistelmära-kenteessa jne. johtaa suurempaan lujuuteen betonissa edellyttäen 1) identtistä partikkeligeometriaa (partikkelimuoto, partikkelikoko, pakkauksen määrä ja aste) ja 2) että betonisysteemit ovat systeemejä, joissa tietyssä asteessa murtuminen tapahtuu hiekka- ja kivipartikkelien läpi. (Jos viimemainittu edellytys ei ole täytetty, tämä johtuu siitä, kuten on mainittu selostuksen alussa, että hiekka ja kiviaines ovat joka tapauksessa selvästi lujempia kuin matriisi ja että hiekan ja kiviaineksen lujuuden lisääminen ei vaikuta millään tavalla murtumiseen, murtumisen tapahtuessa joka tapauksessa matriisin läpi välttäen hiekka-ja kivipartikkeleita.)In general, it must be assumed that sand and aggregate with higher hardness, abrasion resistance, strength in composite structure, etc. will lead to higher strength in concrete provided 1) identical particle geometry (particle shape, particle size, number and degree of packaging) and 2) that the concrete systems are s , in which, to a certain degree, fracture occurs through sand and rock particles. (If the latter condition is not met, this is because, as mentioned at the beginning of the description, sand and aggregate are in any case clearly stronger than the matrix and that increasing the strength of sand and aggregate does not affect fracture in any way, breaking through the matrix in any case avoiding sand. and stone particles.)

Esimerkeissä 1, 2, 3 ja 4 on käytetty hiekkaa ja kivimateriaaleja, joilla on huomattavasti suurempi lujuus ja kovuus kuin tavallisella betonilla: Käytettiin tulenkestävää bauksiittia sisältäen 85 % (korundi) sekä piikarbidia. Molemmilla materiaaleilla on huomattavasti suurempi kovuus kuin tavallisessa hiekassa ja kivessä esiintyvillä mineraaleilla. Näin ollen sekä korundil-le että piikarbidille ilmoitetaan kovuus 9 Mohin kovuusasteikon mukaan, ja Knoopin loveuskovuuden ilmoitetaan olevan 1635-1680 alumiinioksidille (korundille) sekä 2130-2140 piikarbidille, kun taas kvartsilla, joka on yksi kovimpia mineraaleja tavallisessa betonihiekassa ja kivessä, on Mohs-kovuus 7 sekä Knoopin loveuskovuus 710-790 (George S. Brady and Henry R. Clauser, Materials Handbook, 11 painos, McGraw - Hill Book Company).Examples 1, 2, 3 and 4 use sand and stone materials with significantly higher strength and hardness than ordinary concrete: Refractory bauxite containing 85% (corundum) as well as silicon carbide was used. Both materials have significantly higher hardness than minerals found in ordinary sand and rock. Thus, both corundum and silicon carbide are reported to have a hardness of 9 on the Mohs hardness scale, and Knoop’s notch hardness is reported to be 1635-1680 for alumina (corundum) and 2130-2140 for silicon carbide, while quartz, one of the hardest minerals in ordinary concrete sand and stone, has Mohs hardness 7 and Knoop notch hardness 710-790 (George S. Brady and Henry R. Clauser, Materials Handbook, 11th edition, McGraw - Hill Book Company).

Näiden materiaalien korkea lujuus verrattuna tavalliseen beto-nihiekkaan ja kiveen on osoitettu jauhepuristustesteillä (esimerkki 2) sekä silikasementtisideainetta sisältävälle laastille ja betonille tehdyillä testeillä, joissa näitä materiaaleja käytettiin hiekkana ja kivenä (esimerkit 1, 3 ja 4).The high strength of these materials compared to ordinary concrete sand and stone has been demonstrated by powder compression tests (Example 2) as well as tests on mortar and concrete containing silica cement binder, where these materials were used as sand and stone (Examples 1, 3 and 4).

Il 31 72307Il 31 72307

Useita muita materiaaleja kuin kahta edellä mainittua voidaan luonnollisesti käyttää lujana hiekka ja kiviaineksena. Tyypillisesti voidaan käyttää materiaaleja, joiden Mohs-kovuus ylittää 7, esimerkiksi topaasia, lawsoniittia, timanttia, korundia, fenasiittia, spinelliä, berylliä, krysobe-rylliä, turmaliinia, graniittia, andalusiittia, stauroliit-tiä, sirkonia, boorikarbidia, sekä wolframikarbidia.Several materials other than the two mentioned above can, of course, be used as strong sand and aggregate. Typically, materials with a Mohs hardness greater than 7 can be used, for example, topaz, legalonite, diamond, corundum, phenacite, spinel, beryl, chrysoberyl, tourmaline, granite, andalusite, staurolite, zirconium, boron carbide, borocarbide.

Kovuuskriteeri voidaan myöskin luonnollisesti ilmaista Knoopin loveuskovuutena, jolloin mineraaleja, joiden arvot ovat kvartsin arvon (710-790) yläpuolella, on pidettävä lujina materiaaleina verrattuna tavallista betonihiekkaa ja kiveä muodostaviin mineraaleihin. Hiekan ja kiven lujuuden selvittämiseksi voidaan käyttää esimerkeissä 1, 3 ja 4 selostettua tekniikkaa, joka käsittää kyseessä olevan hiekan ja kiven sisällyttämisen määrättyyn sementti/silikamatriisiin, joka on valmistettu sekä testattu määrätyllä tavalla:The hardness criterion can also, of course, also be expressed as Knoop notch hardness, in which case minerals with values above the value of quartz (710-790) must be considered as strong materials compared to ordinary concrete sand and rock-forming minerals. To determine the strength of sand and stone, the technique described in Examples 1, 3 and 4 can be used, comprising incorporating the sand and stone in question into a specific cement / silica matrix prepared and tested in a specified manner:

Betoni (suurimpien partikkelien koko ylittää 4 mm):Concrete (largest particle size exceeds 4 mm):

Tavallisesta betonihiekasta ja kivestä (graniittikivestä ja kvartsihiekasta) sekä silika/sementtimatriisista valmistetulla betonilla, joka oli olennaisesti identtinen esimerkissä 1 käytetyn kanssa, oli puristuslujuus noin 120-160 MPa (vertaa kansainvälinen patenttihakemus n:o PCT/DK79/00047). Tämän vuoksi näyttää kohtuulliselta luonnehtia kiveä ja hiekkaa, jotka lisäävät betonin puristuslujuutta 170 MPa:n, lujina verrattuna tavalliseen betonihiekkaan ja kiveen. Kuitenkin saavutettiin tulenkestävällä bauksiittihiekalla ja kivellä, vertaa esillä olevan hakemuksen esimerkkiä 1, 217,5 MPa:n lujuus, minkä vuoksi yli 200 MPa:n arvoja voidaan pitää realistisena ja toivottavana päämääränä suotavalle materiaalille.Concrete made of ordinary concrete sand and stone (granite stone and quartz sand) and silica / cement matrix, which was substantially identical to that used in Example 1, had a compressive strength of about 120-160 MPa (cf. International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047). Therefore, it seems reasonable to characterize stone and sand, which increase the compressive strength of concrete by 170 MPa, as strong as compared to ordinary concrete sand and stone. However, with refractory bauxite sand and stone, a strength of 217.5 MPa compared to Example 1 of the present application was achieved, therefore values above 200 MPa can be considered a realistic and desirable goal for the desired material.

Laasti (partikkelikoko alle 4 mm): 32 72307Mortar (particle size less than 4 mm): 32 72307

Vastaava kokemus on saatu sementti/silikalaastilla, jossa materiaalit, joilla oli olennaisesti identtinen sementti/ silikamatriisi, johtivat puristuslujuuteen 160-179 MPa kvartsihiekkalaastille (vertaa kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 esimerkkiä 9) sekä 248 ja 268 MPa vastaavasti tulenkestävää bauksiittihiekkaa sisältävälle laastille (esillä olevan hakemuksen esimerkit 3 vastaavasti 4). Näyttää kohtuulliselta luonnehtia hiekkaa, joka lisää laastin lujuutta yli 200 MPa:hän,lujaksi verrattuna normaali-hiekan lujuuteen, ja näyttää myöskin kohtuulliselta pitää yli 220 MPa:n lujuuksia sekä toivottavana että saavutettavana päämääränä suositeltaville materiaaleille.A similar experience has been gained with cement / silica mortar, where materials with substantially identical cement / silica matrix resulted in a compressive strength of 160-179 MPa for quartz sand mortar (compare Example 9 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047) and 248 and 268 MPa of refractory b, respectively. mortar (Examples 3 and 4 of the present application, respectively). It seems reasonable to characterize sand that increases the strength of the mortar by more than 200 MPa, strong compared to the strength of normal sand, and it also seems reasonable to consider strengths of more than 220 MPa as both a desirable and achievable goal for recommended materials.

Aggregaattien arvostelemiseksi, joiden partikkelikoko ylittää 4 mm, käytetään esimerkin 1 mukaista betonitekniikkaa. Hiekan arvostelemiseksi, jonka partikkelikoko on pienempi kuin' 4 mm, käytetään laastitekniikkaa, vertaa kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 esimerkkiä 9 sekä esillä olevan patenttihakemuksen esimeikkejä 3 ja 4 (yhdistelmä kuten bauksiittilaastille), jolloin eri sekoituksissa on käytettävä samaa tilavuutta hiekkaa ja kiviainesta, eikä samaa paino-määrää hiekkaa ja kiveä. Valmistus, kovettaminen sekä koestus suoritetaan kuten mainituissa esimerkeissä.For the evaluation of aggregates with a particle size exceeding 4 mm, the concrete technique according to Example 1 is used. For grading sand with a particle size of less than '4 mm, a mortar technique is used, compare Example 9 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047 and Examples 3 and 4 of the present patent application (combination as for bauxite mortar), where different volumes of sand must be used in different mixtures. and aggregate, and not the same weight-amount of sand and stone. The preparation, curing and testing are carried out as in the examples mentioned.

Edellä mainitut koestusmenetelmät, sekä määrätty tapa jolla tietyt kokeet suoritetaan, muodostavat perustan käyttökelpoisten ja suositeltavien partikkelien C määritelmälle, johon viitataan vaatimuksissa.The above test methods, as well as the particular way in which certain tests are performed, form the basis for the definition of useful and recommended particles C referred to in the requirements.

Lisätty materiaali D, jonka dimensioista ainakin yksi on kertaluokkaa suurempi kuin partikkeleilla A, voi periaatteessa olla kiinteitä kappaleita (kuten myöhemmin yksityiskohtaisemmin on kuvattu), kaasua (kuten kaasubetonissa) tai nestettä. Materiaali voi olla kompakteja muotokappaleita (kuten hiekkaa, kiviä, kaasukuplia tai nestekuplia), levyn muotoisia kappaleita (kuten kiille) tai pitkänomaisia kappaleita (kuten kuidut, vahvikesauvat tai vaijerit). Johtuen 33 72307 mahdollisuudesta muovailla kysymyksessä olevia artikkeleita "pehmeällä" tavalla alhaisessa jännityskentässä, sellaiset kappaleet saattavat, päin vastoin kuin mitä tapahtuu kaikissa tunnetuissa tiivistysprosesseissa, joissa on mahdollista saavuttaa tiivistä pakkautumista ultrahienoilla partikkelisysteemeillä, säilyttää pääosiltaan geometrisen identtisyytensä muovauksen aikana. Tässä yhteydessä geometrisen identtisyyden säilyminen osoittaa, että kysymyksessä olevat kappaleet eivät joudu murskauksen tai voimakkaan muuntumisen kohteeksi. Tyypillinen esimerkki on ontto kappale tai kuitu, mikä jauhetiivistyksessä tai muissa suurjännit-teisissä käsittelyissä rikkoutuisi tai muuntuisi voimakkaasti, mutta mikä paljon alhaisemmassa jännityskentässä, missä myös keksinnön mukaiset artikkelit muovataan, voidaan valmistaa ilman sellaista turmeltumista.The added material D, at least one of the dimensions of which is an order of magnitude larger than the particles A, can in principle be solid bodies (as will be described in more detail later), a gas (as in aerated concrete) or a liquid. The material can be compact shaped pieces (such as sand, rocks, gas bubbles, or liquid bubbles), plate-shaped pieces (such as mica), or elongated pieces (such as fibers, reinforcing bars, or wires). Due to the ability of 33 72307 to mold the articles in question in a "soft" manner in a low stress field, such articles may, in contrast to all known compaction processes where it is possible to achieve tight compression with ultrafine particle systems, retain essentially their geometric identity during molding. In this context, the preservation of the geometric identity shows that the pieces in question are not subjected to crushing or strong transformation. A typical example is a hollow body or fiber which would be severely broken or deformed in powder compaction or other high voltage treatments, but which in a much lower stress field, where the articles of the invention are also molded, can be made without such deterioration.

Esimerkkejä lisätystä materiaalista D,mikä on edullisesti yhdistetty DSP-matriisiin ovat hiekka, kivi, polystyreenikappa-leet polystyreenihelmet mukaanlukien, paisutettu savi, ontot lasikappaleet ontot lasipallot mukaanlukien, paisutettu savikivi, perliitti, luonnollinen kevyt betonin täyteaine, kaasukuplat, metallisauvat terässauvat mukaanlukien, kuidut mukaanlukien metallikuidut kuten teräskuidut, muovikuidut, lasikuidut, Kewlar-kuidut, asbestikuidut, selluloosakuidut, mineraalikuidut, korkean lämpötilan kestävät kuidut ja "lastut", mukaanlukien epäorgaaniset, epämetalliset lastut kuten gra-fiittilastut ja A^O^-lastut ja metalliset lastut, kuten rauta-lastut, raskaat komponentit kuten baryytti tai tina tai tina-pitoiset mineraalit, ja vetypitoiset komponentit kuten ontot, vedellä täytetyt partikkelit. Kun keksinnön mukaiset artikkelit sisältävät lisämateriaalia D, saattaa olla mielenkiintoista aikaansaada lisämateriaalin tiiviitä pakkauksia opti-milujuuden ja jäykkyyden tai muiden seikkojen vuoksi. Tämän keksinnön mahdollistama, helposti muuntuva (helposti juokseva) DSP-matriisi mahdollistaa huomattavasti tiiviimmän lisämateriaalin järjestyksen kuin mitä on aikaansaatu tunnetulla tekniikalla.Examples of added material D, which is preferably combined with the DSP matrix, include sand, stone, polystyrene pieces including polystyrene beads, expanded clay, hollow glass pieces including hollow glass spheres, expanded clay stone, perlite, natural lightweight concrete filler, gas light concrete filler, gas metal fibers such as steel fibers, plastic fibers, glass fibers, Kewlar fibers, asbestos fibers, cellulose fibers, mineral fibers, high temperature resistant fibers and "chips", including inorganic, non-metallic chips such as graphite chips and Al 2 OA chips and metal chips and metal chips; chips, heavy components such as barite or tin or tin-containing minerals, and hydrogen-containing components such as hollow, water-filled particles. When the articles of the invention contain additional material D, it may be interesting to provide tight packages of additional material due to optical strength and stiffness or other considerations. The easily transformable (easily flowable) DSP matrix made possible by the present invention allows for a much denser order of additional material than that provided by the prior art.

34 7230734 72307

Varsinkin kuitujen liittäminen on erittäin mielenkiintoista johtuen DSP-matriisin ainutlaatuisesta kyvystä kiinnittää niitä. Tässä yhteydessä on mainittava, että DSP-matriisin sisältävien muotokappaleiden paljon tiiviimpi rakenne johtaa käytännöllisesti katsottuna kuitujen eristämiseen, jotka muussa tapauksessa joutuisivat matriisin aineosien tai ympäristön aiheuttaman kemiallisen hyökkäyksen kohteeksi. Keksinnön mukaisissa artikkeleissa käytetyillä kuiduilla saa olla minkälainen muoto tahansa, kuten pilkotut yksinkertaiset kuidut tai jatkuvat kuidut tai langat tai köydet, tai esikehrätyt tai lujat kuidut, tai kuituverkot tai -kankaat. Kuidun nimenomainen tyyppi ja muoto riippuvat sen nimenomaisesta käyttötarkoituksesta, yleisen periaatteen ollessa se, että mitä suuremmat ovat muotokappaleen dimensiot, sitä pidempiä ja karkeampia kuituja suositaan.The joining of the fibers in particular is very interesting due to the unique ability of the DSP matrix to attach them. In this context, it should be mentioned that the much denser structure of the moldings containing the DSP matrix practically results in the isolation of fibers that would otherwise be chemically attacked by the components of the matrix or the environment. The fibers used in the articles of the invention may take any form, such as chopped single fibers or continuous fibers or yarns or ropes, or pre-spun or strong fibers, or fibrous nets or fabrics. The specific type and shape of the fiber depends on its specific use, with the general principle that the larger the dimensions of the shaped body, the longer and coarser the fibers are preferred.

Hienojen kuitujen kiinnittymisen paraneminen mahdollistaa huomattavasti parantuneiden kuituyhdistelmämateriaalien valmistuksen, joka perustuu pilkottujen kuitujen suuremman määrän sekoittamiseen materiaaliin kuin tavallisiin matriiseihin perustuvissa materiaaleissa. Kuidun hyvän järjestäytymisen varmistamiseksi tunnetunlaiseen matriisiin on välttämätöntä, että pilkotuilla kuiduilla on tietty (suuri) pituus suhteessa halkaisijaan, ns. sivusuhde. Normaaleissa matriiseissa on kuitenkin vaikeata sekoittaa ja järjestää kuituja suurilla sivusuhteilla - ts. mitä pienempi sivusuhde on, sitä helpompi on lisätä kuituja ja järjestää ne sopivalla tavalla valumat-riisiin, ja sitä suurempi tilavuus kuituja voidaan lisätä. Esimerkiksi pilkotut polypropyleenikuidut, joiden poikkipinnan dimensiot ovat n. 30 ^um ovat tavallisesti 12-25 mm pitkiä (sivusuhde yli 500) käytettäessä vahvikkeina tavallisissa sementtimatriiseissa. Samantyyppisten kuitujen paljon parempi käyttö on saatu aikaan keksinnön mukaisessa matriisissa, kuten kansainvälisen patenttihakemuksen PCT/DK79/00047 esimerkissä 2 on kuvattu. Kansainvälisen patenttihakemuksen PCT/DK79/00047 esimerkissä 2 on saatu hyvin edullinen kiin- n 35 7230 7 nittyminen ja sen tuloksena edulliset lujuusominaisuudet vaikka kuidun pituus oli vain 6 mm. DSP-matriisissa näyttää mahdolliselta alentaa pilkottujen kuitujen pituutta ja tästä johtuen sivusuhdetta tekijällä 10 tai sen yli (verrattuna normaalissa matriisissa käytettyjen ideaalisiin ja todellisten pilkottujen kuitujen sivusuhteisiin), ja tämän mukaisesti käyttää hyväksi tätä alentunutta sivusuhdetta lisäämällä suurempia määriä kuituja yhdistelmämateriaaliin ja/tai varmistamalla parempi kuitujen järjestys valumate-riaalissa.Improved adhesion of fine fibers allows for the production of significantly improved fiber composite materials based on mixing a greater amount of chopped fibers into the material than in conventional matrix-based materials. In order to ensure good organization of the fiber in a known matrix, it is necessary that the chopped fibers have a certain (large) length in relation to the diameter, the so-called the aspect ratio. However, in normal matrices, it is difficult to mix and arrange the fibers at high aspect ratios - i.e., the lower the aspect ratio, the easier it is to add fibers and arrange them appropriately in the casting rice, and the larger the volume of fibers can be added. For example, chopped polypropylene fibers having a cross-sectional dimension of about 30 microns are usually 12 to 25 mm long (aspect ratio greater than 500) when used as reinforcements in conventional cement matrices. Much better use of fibers of the same type has been achieved in the matrix according to the invention, as described in Example 2 of International Patent Application PCT / DK79 / 00047. Example 2 of International Patent Application PCT / DK79 / 00047 gives a very advantageous attachment of the bond 35 7230 7 and as a result advantageous strength properties even though the fiber length was only 6 mm. In the DSP matrix, it seems possible to reduce the length of the chopped fibers and therefore the aspect ratio by a factor of 10 or more (compared to the ideal and actual chopped fiber aspect ratios used in the normal matrix) and accordingly take advantage of this reduced aspect ratio by adding larger amounts of fibers to the composite and / or order in the casting material.

Yllä mainitut kansainvälisen patenttihakemuksen PCT/DK79/00047 esimerkissä 2 käytetyt polypropyleenikuidut voidaan karakterisoida polypropyleenikuiduiksi, joiden vetolujuus on vähin- 2 4 2 tään 4000 kp/cni , kimmomoduuli vähintään 7-10* kg/cin ja murtovenymä enintään 8 %. Sellaisia kuituja voidaan valmistaa venyttämällä polypropyleenifilmiä vähintään suhteessa 1/15 filmin tullessa tällöin 10-60 yU paksuksi, ja saattamalla venytetty materiaali 2-35 dtex kuitufilamenteiksi pyörivän neulan tai leikkurin avulla. Tämä tekniikka on esitetty saksalaisessa patenttihakemuksessa n:o P 28 19 794.6 sekä US-patentissa n:o 4 261 754.The above-mentioned polypropylene fibers used in Example 2 of International Patent Application PCT / DK79 / 00047 can be characterized as polypropylene fibers having a tensile strength of at least 4000 kp / cni, a modulus of elasticity of at least 7-10 * kg / cin and an elongation at break of up to 8%. Such fibers can be made by stretching the polypropylene film in a ratio of at least 1/15, the film then becoming 10-60 yU thick, and turning the stretched material into 2-35 dtex fiber filaments by means of a rotating needle or cutter. This technique is disclosed in German Patent Application No. P 28 19 794.6 and U.S. Patent No. 4,261,754.

Tärkeimpien DSP-matriisin sisältävien artikkelien joukossa on sellaiset artikkelit, joissa partikkelit B sisältävät vähintään 50 paino-% Portland-sementtipartikkeleita, ja varsinkin sellaiset artikkelit, joissa partikkelit B oleellisesti muodostuvat Portland-sementistä. Tämä erittäin tärkeä ryhmä muotokappaleita (joiden lujuus on kuvattu esimerkissä) sisältää tyypillisesti silikapölypartikkeleita 5-50 tilavuus-%, edullisesti 10-30 tilavuus-%, partikkelien A ja B kokonaistilavuudesta ja hiekkaa ja kiviä lisämateriaalina muodostaakseen erittäin korkealaatuista laastia tai betonia mekaanisen lujuuden, pakkasen kestävyyden jne. suhteen, ja/tai kuituja, etenkin metallikuituja mukaanlukien teräskuidut, mineraalikuidut, lasikuidut, asbestikuidut, 36 72307 korkeaa lämpötilaa kestävät kuidut, hiilikuidut ja orgaaniset kuidut mukaanlukien muovikuidut aikaansaaden kuituvah-visteisia tuotteita, joilla on yllä kuvatunlainen ainutlaatuinen kuitujen kiinnittyvyys. Mitä tulee kuituihin, jotka on altistettu kemialliselle rasitukselle, esimerkiksi voimakkaisiin aikalisiin olosuhteisiin saatetut lasikuidut, on tämän keksinnön tärkeä etu se, että sellaiset kuidut sekä materiaalin kovetuksen aikana että lopullisessa kovetetussa materiaalissa tulevat paljon paremmin suojatuiksi ympäristön vaikutuksia vastaan johtuen silikapölyn osittaisen liukenemisen aiheuttamasta alkalisen ympäristön neutraloitumisesta, ja johtuen mikrotiiviistä ultrahienojen partikkelien ja koherentin rakenteen muodostamasta verhosta kuitujen ympärille, mikä hyvin oleellisesti edistää staattisia olosuhteita lasikuidun ympäristössä etenkin välttäen alkalisen materiaalin sekoittumista kuitua vasten lopullisessa kovettuneessa materiaalissa.Among the most important articles containing a DSP matrix are articles in which the particles B contain at least 50% by weight of Portland cement particles, and in particular articles in which the particles B consist essentially of Portland cement. This very important group of shaped bodies (whose strength is described in the example) typically contains silica dust particles 5-50% by volume, preferably 10-30% by volume, of the total volume of particles A and B and sand and stones as additional material to form very high quality mortar or concrete for mechanical strength, frost durability, etc., and / or fibers, especially metal fibers, including steel fibers, mineral fibers, glass fibers, asbestos fibers, high temperature resistant fibers, carbon fibers, and organic fibers, including plastic fibers. With respect to fibers exposed to chemical stress, such as glass fibers subjected to severe weathering conditions, an important advantage of the present invention is that such fibers become much better protected against environmental influences both during curing and in the final cured material due to partial dissolution of silica dust by alkaline neutralization. , and due to the microtective curtain of ultrafine particles and coherent structure around the fibers, which very substantially promotes static conditions in the glass fiber environment, especially avoiding mixing of the alkaline material against the fiber in the final cured material.

Kun keksinnön mukaiset muotokappaleet ovat suuria, ne valmistetaan mielellään teräksellä, kuten terästangoilla, -sauvoilla, -verkoilla tai -kuiduilla. Esijännitetyissä DSP-matriisin sisältävissä konstruktioissa vahvikkeet ovat erittäin merkityksellisiä. Koska artikkelit voidaan muovata hyvin lievissä olosuhteissa, vahvikkeet säilyttävät geometrisen identiteettinsä muovausprosessin aikana. Ennestään tunnetussa tekniikassa oli tuskin mahdollista valmistaa kombinaatioita, joissa on yllä kuvatun matriisirakenteen lisäksi vahviketerästä, joka on säilyttänyt geometrisen identiteettinsä muovausprosessin aikana.When the shaped bodies according to the invention are large, they are preferably made of steel, such as steel bars, rods, nets or fibers. In prestressed constructions containing a DSP matrix, reinforcements are very relevant. Because the articles can be molded under very mild conditions, the reinforcements retain their geometric identity during the molding process. In the prior art, it was hardly possible to produce combinations with, in addition to the matrix structure described above, a reinforcing steel that has retained its geometric identity during the molding process.

Sitovan matriisin lujuuden ja kuitujen ja sauvojen kiinnit-tyvyyden matriisiin lisääntyessä voimakkaasti on mahdollista tuottaa uudenlaisia vahvistettuja ja kuitulujitteisia sementtipohjäisiä artikkeleita ja materiaaleja: 1) Suuren vetolujuuden omaavia hauraita materiaaleja, jotka on saatu aikaan yhdistämällä korkealuokkaisia hienoja kuituja ja lastuja (suuren vetolujuuden ja kimmomoduulin 37 72307 omaavia kuituja ja lastuja, esimerkiksi lasikuituja, hiilikuituja, asbestia, A^O^-lastuja) väliaineessa suurena tilavuuskonsentraationa sidosmatriisiksi.As the strength of the binding matrix and the adhesion of the fibers and rods to the matrix increase sharply, it is possible to produce new types of reinforced and fiber-reinforced cement-based articles and materials: 1) High tensile brittle materials obtained fibers and chips, for example glass fibers, carbon fibers, asbestos, Al 2 O 2 chips) in the medium in a high volume concentration to form a bonding matrix.

2) Suuren vetolujuuden ja verrattain suuren rasituskestä-vyyden omaavat puolihauraat materiaalit, jotka on saatu aikaan yhdistämällä korkealuokkaisia suhteellisen hienoja kuituja, joilla on korkea vetolujuus ja suhteellisen alhainen kimmomoduuli väliaineessa suurena tilavuuskonsentraationa sidosmatriisiksi (esimerkiksi lujat polypropyleenikuidut ja Kevlar-kuidut).2) Semi-brittle materials with high tensile strength and relatively high stress resistance, obtained by combining high quality relatively fine fibers with high tensile strength and relatively low modulus of elasticity in a medium with a high volume concentration into a bonding matrix (e.g. strong polypropylene fibers) and Kevlar fibers.

3) Korkealuokkaiset esijännitetyt vahvistetut artikkelit, joiden laatu on pääasiassa saatu yhdistämällä paljon suurempia tilavuuksia korkealuokkaisia terässauvoja tai vaije-reita kuin tavallisesti käytetään (lujiteainetilavuuden, joka voidaan käyttää hyväksi, ollessa suoraan verrannollinen matriisin puristuslujuuteen) tämän keksinnön mukaisissa uuden tyyppisissä matriiseissa. Tavallisessa esijännitetyssä betonissa esijännitetyn teräksen tilavuus on 1-2 % betonista.3) High quality prestressed reinforced articles, the quality of which is mainly obtained by combining much larger volumes of high quality steel bars or wires than are commonly used (the volume of reinforcement that can be utilized being directly proportional to the compressive strength of the matrix) in the new types of matrices of this invention. In ordinary prestressed concrete, the volume of prestressed steel is 1-2% of the concrete.

Teräksen tilavuutta rajoittaa betonin puristuslujuus. Pu-ristuslujuuden lisääminen tekijällä 4 voitaisiin käyttää täysin hyväksi esijännitetyssä rakenneosassa varmistettaessa nelinkertainen taivutuskestävyys tai vähennettäessä rakenneosan korkeutta puoleen.The volume of steel is limited by the compressive strength of the concrete. Increasing the compressive strength by a factor of 4 could be fully utilized in a prestressed component by ensuring fourfold bending strength or by halving the height of the component.

Sellaiset rakenneosat vaatisivat epärealistisen korkeita esijännitetyn teräksen tilavuuksia (4-8 %). Olisi myöskin mahdollista soveltaa parannettua matriisimateriaalia paljon pienemmän poikkipinnan omaaviin esijännitettyihin artikkeleihin kuin perinteisissä esijännitetyissä betoneissa, samalla kun vastaavasti käytettäisiin hienompia esijännitettyjä vahvisteita (ohuita vaijereita). Huolimatta suuresta ominais-pinta-alasta, uusi tiivis matriisimateriaali suojaa vaijerit tehokkaasti kaikilta ympäristön vaikutuksilta.Such components would require unrealistically high volumes of prestressed steel (4-8%). It would also be possible to apply the improved matrix material to prestressed articles with a much smaller cross-sectional area than in traditional prestressed concretes, while correspondingly using finer prestressed reinforcements (thin wires). Despite the large specific surface area, the new dense matrix material effectively protects the wires from all environmental influences.

38 7230 7 4) Esijännittämättömät, vahvistetut betoniartikkelit, missä parempilaatuinen matriisimateriaali on ensisijaisesti hyödynnetty yhdistämällä paljon suuremman vetolujuuden omaavia terässauvoja tai vaijereita kuin mitä on tavallisissa teräsvahvisteisissa betoneissa. Käytettäessä suurempia määriä tavallisia valmisteita paremman laatuisen matriisin saamiseksi jouduttaisiin monissa tapauksissa käyttämään epärealistisen suuria määriä vahvisteita. Korkealaatuisten tavallisessa betonissa käytettyjen vahvikesau-vojen pinta on muotoiltu niin, että se varmistaa niiden kiinnittymisen betoniin (muovatut sauvat# harjateräs; tentorteräs jne.). Sellaisten sauvojen lujuus, 900 MPa, ei ole yhtä suuri kuin parhailla kylmävedetyillä sauvoilla ja vaijereilla, joita käytetään esimerkiksi esijännitetyssä betonissa, jonka lujuus on tyypillisesti 1800-2200 MPa. Toisaalta sileät vaijerit ja sauvat eivät varmista riittävää kiinnittymistä tavalliseen betoniin. DSP-matriisilla aikaansaatu voimakkaasti parantunut kiinnittyminen mahdollistaa hyvin lujien, sileiden teräsvaijerien ja sauvojen käytön esijännittämättöminä vahvisteina. Käytettäessä täydellisesti korkealaatuista terästä on suuresta rasituksesta ja siitä aiheutuvista säröistä - joita esiintyy betonissa (kuten tavallisessa vahvistetussa betonissa) - johtuen suositeltavaa käyttää yllä mainittua tekniikkaa rakenneosissa yhdessä hienojen lujiteaineiden kanssa särötyypin varmistuessa useiksi hienoiksi jakautuneiksi ohuiksi säröiksi.38 7230 7 4) Non-prestressed, reinforced concrete articles, where a better quality matrix material is primarily utilized by joining steel bars or wires with much higher tensile strength than in ordinary steel-reinforced concrete. Using larger amounts of conventional preparations to obtain a better quality matrix would in many cases require the use of unrealistically large amounts of reinforcements. The surface of the high-quality reinforcing bars used in ordinary concrete is shaped to ensure that they adhere to the concrete (molded bars # brushed steel; tent steel, etc.). The strength of such bars, 900 MPa, is not the same as that of the best cold-drawn bars and wires used, for example, in prestressed concrete, which typically has a strength of 1800-2200 MPa. On the other hand, smooth wires and rods do not ensure adequate attachment to ordinary concrete. The greatly improved adhesion provided by the DSP matrix allows the use of very strong, smooth steel wires and rods as unstressed reinforcements. When using perfectly high quality steel, due to the high stress and resulting cracks - which occur in concrete (such as ordinary reinforced concrete) - it is recommended to use the above technique in structural parts together with fine reinforcements, the type of cracking is confirmed into several finely divided thin cracks.

Mainittu vahvistusmahdollisuus voidaan tietenkin kombinoida monilla tavoilla, esimerkiksi tekemällä ohut kuori puoli-hauraasta vahvistetusta materiaalista suureen kantavaan rakenneosaan, tai käyttämällä korkealuokkaisia teräsvaijereita toissijaisina vahvikkeina (asetettuna pääasiassa kohtisuoraan päävahvikkeeseen nähden) suurissa esijännitetyissä rakenne-osissa.Said reinforcement can, of course, be combined in many ways, for example by making a thin shell of semi-brittle reinforced material into a large load-bearing component, or by using high-grade steel wires as secondary reinforcements (placed mainly perpendicular to the main reinforcement) in large prestressed components.

39 7230739 72307

Kun lujaa hiekkaa ja kiviä (materiaali C) sisällytetään matriisiin keksinnön edellä selostetun aspektin mukaan, niin tuloksena saatuja korkealaatuisia DSP-materiaaleja voidaan luonnehtia siten, että niillä on puristuslujuus enemmän kuin 150 MPa, sopivimmin enemmän kuin 180 MPa, mitattuna testikappaleelle, jonka halkaisija on 10 cm ja korkeus 20 cm, silloin kun suurimmat kompaktimuotoiset kappaleet ovat suurempia kuin 4 mm, ja enemmän kuin 180 MPa, mitattuna testikappaleelle, jonka halkaisija on 3 cm ja korkeus 6 cm, silloin kun suurimmat kompaktimuotoiset kappaleet ovat enintään 4 mm, edellyttäen, että muotokappaleella on ainakin yksi dimensio joka on ainakin 1 metri, sekä poikkipinta ainakin 0,1 m , ja/tai kompleksinen muoto, jota ei voida saavuttaa jauhepu-ristuksella.When strong sand and stones (material C) are incorporated into the matrix according to the aspect of the invention described above, the resulting high quality DSP materials can be characterized as having a compressive strength of more than 150 MPa, preferably more than 180 MPa, measured on a test piece with a diameter of 10 cm and a height of 20 cm in the case of the largest compact bodies greater than 4 mm and more than 180 MPa, measured on a test piece 3 cm in diameter and 6 cm high, in the case of the largest compact bodies not exceeding 4 mm, provided that the shaped body: has at least one dimension of at least 1 m, and a cross-section of at least 0.1 m, and / or a complex shape which cannot be achieved by powder compression.

Juoksevan rakenteen ominaisuudet; veden pidättäminen Lisäämällä erittäin hienojakoisia partikkeleita tiiviisti pakattujen partikkelien välitiloihin, esimerkiksi silika-partikkeleita, joiden ominaispinta-ala on 250 000 cm^/g, halkaisijaltaan noin 5 yUm olevien sementtipartikkelien välitiloihin, saavutetaan rakenne, jolla on parannettu vastustuskyky sisäistä massakuljetusta vastaan, joka massakuljetus esiintyy juoksevan aineen (kaasun tai nesteen) kuljetuksena partikkelien välissä sekä massadiffuusiona huokosissa olevaan nesteeseen.Flow structure properties; water retention By adding very fine particles to the compartments of tightly packed particles, for example silica particles with a specific surface area of 250,000 cm 2 / g, in the compartments of cement particles with a diameter of about 5 μm, a structure with improved resistance to internal mass transport is obtained, as a transport of a fluid (gas or liquid) between particles and by mass diffusion into a liquid in the pores.

Veden ulospuristuminen kyllästetyistä partikkelisysteemeistä on riippuvainen partikkelirakenteen kokoonpuristumisesta -joka tyypillisesti on riippuvainen siitä tapahtuuko partikkelien välistä siirtymistä - sekä nestevirtauksesta partikkelien välisissä kanavissa.The extrusion of water from impregnated particle systems depends on the compression of the particle structure - which typically depends on whether there is a transition between the particles - and on the flow of liquid in the channels between the particles.

Sementti-silika-vesi-suspensioiden muodostamisen yhteydessä on sisäinen nestekuljetus tuoreessa materiaalissa ratkaisevan tärkeää. Vastustuskyky nesteen viskoosista virtausta vastaan partikkelien välistä systeemeissä, joissa on geo- 40 72307 metrisesti samanlaisia partikkeleita, vaihtelee kääntäen verrannollisena partikkelihalkaisijän neliöön.When forming cement-silica-water suspensions, internal fluid transport in fresh material is critical. The resistance to the viscous flow of liquid between particles in systems with geometrically similar particles varies inversely with the square of the particle diameter.

Tämä merkitsee sitä, että painegradientin johdosta tapahtuvan nestekuljetuksen aika kahdessa geometrisesti samanlaisessa partikkeli-nestejärjestelmässä, joissa partikkelikoko-suhde on 1/50, on 2500 kertaa pidempi hienojakoisessa systeemissä kuin 50 kertaa isompia partikkeleita sisältävässä systeemissä.This means that the fluid transport time due to the pressure gradient in two geometrically similar particle-liquid systems with a particle size ratio of 1/50 is 2500 times longer in a fine system than in a system containing 50 times larger particles.

Samantapainen vaikutus aikaansaadaan täyttämällä isompien partikkelien välinen huokostilavuus erittäin hienojakoisilla partikkeleilla, koska vastustuskykyyn virtausta vastaan on ratkaiseva merkitys syntyvien partikkelien välisten kanavien poikkileikkausmitöillä. Partikkelikoon vaikutusta veden pidättämiseen on edelleen havainnollistettu kuvioissa 6, 7 ja 8. Nämä olosuhteet ovat hyvin tunnettuja, ja on myös tunnettua pienentää sisäistä nestekuljetusta sementti/vesijärjestelmissä lisäämällä veteen ns. "sakeutusaineita" erittäin hienojakoisten partikkelien tai polymeerien, kuten Metocellin muodossa.A similar effect is achieved by filling the pore volume between the larger particles with very fine particles, since the cross-sectional dimensions of the channels between the resulting particles are crucial for the resistance to flow. The effect of particle size on water retention is further illustrated in Figures 6, 7 and 8. These conditions are well known, and it is also known to reduce internal fluid transport in cement / water systems by adding to water so-called "thickeners" in the form of very fine particles or polymers such as Metocell.

Johtuen kiinnittävien pintavoimien määräävästä vaikutuksesta ei ole kuitenkaan normaalisti mahdollista yhdistää 1) erittäin tiiviin sementtipakkauksen ja 2) erittäin hienojakoisten partikkelien käyttöä helposti juokevassa vesisuspensiossa.However, due to the dominant effect of the fixing surface forces, it is not normally possible to combine 1) the use of a very dense cement pack and 2) the use of very fine particles in an easily flowable aqueous suspension.

Äärimmäisen korkealla dispergointiaineen, kuten tehopehmen-ninaineen annostuksella on tämä kuitenkin mahdollista. Näin ollen voidaan valmistaa helposti juokeva sementtitahna, laasti ja betoni, jossa on tiiviisti pakattuja sementtipartikke-leita, ja joka sisältää 10-30 tilavuus-% silikapölyä, laskettuna sementin + silikapölyn määrästä, jolloin veden/semen-tin + silikapölyn painosuhde on 0,15-0,20.However, with extremely high dosages of a dispersant such as a power softener, this is possible. Thus, a flowable cement paste, mortar and concrete with tightly packed cement particles and containing 10-30% by volume of silica dust, based on the amount of cement + silica dust, can be prepared, the water / cement + silica dust weight ratio being 0.15 -0.20.

Tämä aikaansaa useita etuja verrattuna tunnettuihin menetelmiin : il 41 72307 1. Erittäin juoksevan sementtituotteen valmistaminen ilman vuotoa.This provides several advantages over known methods: il 41 72307 1. Preparation of a highly flowable cement product without leakage.

Korkealaatuisen betonin ja laastin tunnetussa valmistuksessa, jossa käytetään suhteellisen suuria määriä tehopehmentimiä, aikaansaadaan helposti juokseva massa, jossa on alhainen vesi/ sementtisuhde (esimerkiksi 0,25). Massa kaadetaan muottiin, jossa se puristuu kokoon painovoiman vaikutuksesta sekä mahdollisesti myöskin mekaanisella täryttämisellä. Tässä prosessissa kuitenkin painavammat sementti, hiekka ja kivipartikke-lit pyrkivät järjestäytymään vielä tiiviimmäksi pakkaukseksi, kun taas vesi pakenee ylöspäin ns. vuotona, vertaa kuvio 7.In the known production of high quality concrete and mortar using relatively large amounts of power softeners, an easily flowable mass with a low water / cement ratio (e.g. 0.25) is obtained. The mass is poured into a mold where it is compressed by gravity and possibly also by mechanical vibration. In this process, however, the heavier cement, sand and stone particles tend to organize into an even tighter package, while the water escapes upwards in the so-called leakage, compare Figure 7.

Sellaisissa tunnetuissa järjestelmissä, joissa esiintyy hyvin tehokas sementin dispergointi, mikä aikaansaadaan käyttämällä suhteellisen suuria määriä tehopehmenninaineita, havaitaan normaalisti selvää vuotoa alhaisesta vesi/sementtisuhteesta huolimatta - erityisesti silloin kun prosessiin liittyy myöskin täryttäminen. Tämä ilmiö voi esimerkiksi olla kriittinen silloin kun valetaan betoniteitä tehonehmennetyllä betonilla, koska vuoto johtaa ylivuotavaan lietteeseen, jossa on korkeampi vesisisältö, ja tämän vuoksi se saattaa johtaa tien pintaan, jonka laatu on alhaisempi kuin tarkoitetun kulutuspinnan. Sisäinen veden erottuminen on myöskin kriittinen kun valetaan lujitettua betonia tehopehmenninaineilla. Veden erottuminen voi myöskin johtaa vuotoon lujituksen alapuolella, mikä vähentää lujituksen kiinnittymistä sekä suojaa kemiallista korroosiota vastaan.In known systems with very efficient cement dispersion, which is achieved by using relatively large amounts of power softeners, a clear leak is normally observed despite the low water / cement ratio - especially when the process also involves vibration. This phenomenon can be critical, for example, when pouring concrete roads with power-hardened concrete, as leakage will result in an overflowing slurry with a higher water content and therefore may lead to a road surface of lower quality than the intended tread. Internal water separation is also critical when pouring reinforced concrete with power softeners. Separation of water can also lead to leakage below the reinforcement, which reduces the adhesion of the reinforcement as well as protects against chemical corrosion.

Kun esillä olevan keksinnön periaatteiden mukaisesti lisätään erittäin hienojakoisia partikkeleita,esimerkiksi 5-15 % sili-kapölyä, jolla on edellä mainittu partikkelikoko, tiiviisti pakattujen sementtipartikkelien väliin sekä käyttäen suurta annosta tehopehmenninainetta, saavutetaan ratkaiseva vuoto-ilmiön hidastus, vastaten teoriassa 100-1000 kertaa pienempää veden liikkumista (vertaa kuvio 8). Käytännössä tämä merkitsee sitä, että vältetään vuoto kun otetaan huomioon, että kemiallinen rakennemuodostusprosessi normaalisti alkaa sekä kehittyy paljon nopeammin.When very fine particles are added according to the principles of the present invention, for example 5-15% siliceous dust of the above-mentioned particle size, between tightly packed cement particles and using a high dose of power softener, a decisive leakage deceleration is achieved, theoretically 100-1000 times smaller water movement (compare Figure 8). In practice, this means that leakage is avoided given that the chemical structuring process normally begins and develops much faster.

42 7 2 3 0 742 7 2 3 0 7

Ts. hyväksikäyttämällä edellä mainittua keksinnön periaatetta, jonka mukaan yhdistetään suuri tehopehmenninaineen annostelu silikapölyyn, tulee mahdolliseksi käytännössä valmistaa korkealaatuista erittäin juoksevaa betonia, laastia ja sementti tahnaa ilman vuotoilmiötä. Tämä on erityisen mielenkiintoista esijännitettyjen rakenteiden yhteydessä, missä edellä mainittuja periaatteita voidaan käyttää korkealaatuisen vuotamattoman helposti juokevan injektointilaastin (täyt-tölaastin) valmistamiseksi, joka laasti erinomaisen hyvin suojaa esijännitettyä lujitusta sekä varmistaa äärimmäisen hyvän mekaanisen kiinnityksen, vertaa tämän aspektin yksityiskohtaista selostusta jäljempänä.Ts. by utilizing the above-mentioned principle of the invention, according to which a high dosing of the power softener is combined with silica dust, it becomes possible in practice to produce high-quality highly flowable concrete, mortar and cement paste without leakage. This is particularly interesting in the case of prestressed structures, where the above principles can be used to produce a high quality leak-proof easy-to-run grout that fills the prestressed reinforcement with excellent protection and extremely good mechanical bonding, compare the detailed description below.

2. Korkealaatuisten sementtituotteiden valmistaminen alhaisella jännityskentällä ja ilman nestekuljetusta ympäristöön.2. Manufacture of high quality cement products with low stress field and without liquid transport to the environment.

Valmistettaessa tiettyjä sementtituotteita, esimerkiksi asbes-tisementtilaattoja, käytetään tunnetussa tekniikassa joko liukuvalutekniikkaa (jossa ylimääräinen vesi puristuu ulos vesiliuoksesta suodattimien läpi, vertaa magnaaniprosessiin, jossa ulospuristuminen saadaan aikaan tyhjiösysteemillä) tai pursottamalla korkeassa paineessa märkää jauhetta (jolloin on lisätty sovinnaista sakeutusainetta (Metocell) muutoin tuskin vältettävissä olevan sisäisen vedenkuljetuksen välttämiseksi ulostulossa sekä tästä johtuvan järjestelmän tukkeutumisen välttämiseksi partikkelien keskinäisen sidonnan johdosta) .In the manufacture of certain cement products, for example asbestos-cement tiles, the prior art uses either a slip casting technique (where excess water is squeezed out of the aqueous solution through filters, compared to a magnesium process where extrusion is effected by a vacuum system) or extrusion of high pressure wet powder to avoid avoidable internal water transport at the outlet and to avoid consequent clogging of the system due to particle interconnection).

Esillä olevan keksinnön erään aspektin mukaan on mahdollista valmistaa tällaisia materiaaleja alhaisella jännitysalueella yksinkertaisilla valssausmenetelmillä tai pursotuksella ilman veden luovutusta ympäristöön, silloin kun lisätään suuri määrä tehopehmenninainetta massaan yhdessä erittäin hienojakoisten partikkelien kanssa.According to one aspect of the present invention, it is possible to produce such materials in a low stress range by simple rolling methods or extrusion without releasing water into the environment when a large amount of a power softener is added to the pulp together with very fine particles.

Joskin saattaisi näyttää mahdolliselta käyttää vastaavia valssaus- tai pursotusmenetelmiä sementtimateriaaleilla, joihin 43 7 2 3 0 7 on lisätty suuria määriä tehopehmenninaineita, mutta ilman samanaikaista erittäin hienojakoisten partikkelien käyttöä, mikä on esillä olevan keksinnön tälle aspektille tunnusomaista, on tällaisilla materiaaleilla - vaikkakin ne voidaan tehdä helposti juokseviksi pienellä vesi/jauhesuhteella (mutta ei niin pienellä suhteella kuin erittäin hienojakoisten, hyvin dispergoitujen partikkelien avulla) - sementtipartik-kelien suuremman koon johdosta selvä pyrkimys paikalliseen veden ulospuristumiseen jännitysalueilla, kuten valssien kohdalla tai pursottimen suulla, minkä seurauksena on partikkelien tukkeutuminen. Tätä on havaittu käytännön kokeissa, jotka on suoritettu laboratoriopursottimella käyttäen teho-pehmennettyä hienojakoista sementtiä sekä tehopehmennettyä tavallista sementtiä + lisäystä hienosta täyteaineesta, joka oli hienompaa kuin sementti mutta olennaisesti karkeampaa kuin edellä mainittu erittäin hieno silikapöly. Molemmissa tapauksissa materiaali käyttäytyi hiekan tapaan eikä sitä voitu pursottaa tukkeutumisen vuoksi.Although it might seem possible to use similar rolling or extrusion methods with cementitious materials to which large amounts of power softeners have been added, but without the simultaneous use of very fine particles, which is characteristic of this aspect of the present invention, such materials can be made - although easily flowable with a low water / powder ratio (but not as small as with very fine, well-dispersed particles) - due to the larger size of the cement particles, a clear tendency for local water extrusion in stress areas such as rollers or extruder mouth resulting in particle clogging. This has been observed in practical experiments performed with a laboratory extruder using power-softened fine cement as well as power-softened ordinary cement + addition of a fine filler that was finer than cement but substantially coarser than the very fine silica dust mentioned above. In both cases, the material behaved like sand and could not be extruded due to clogging.

Kun erittäin hienojakoista silikapölyä on sisällytetty teho-pehmennettyyn sementtijärjestelmään esillä olevan keksinnön periaatteen mukaisesti, hidastuu tällainen veden ulospuris-tuminen tekijällä, joka on suuruusluokkaa 100-1000 (laskettu teoreettisesti). Suuren määrän tehopehmenninainetta sisältävä sementti-silikamateriaali käyttäytyy sitkeän viskoosi-sesti pysyen koossa valssauksen aikana, kun taas vastaavat tehopehmennetyt tuotteet ilman erittäin hienojakoista silikapölyä tyypillisesti käyttäytyvät kitkamateriaaleina, joilla on taipumusta paikalliseen vedenulospuristumiseen ja siitä aiheutuvaan partikkelien tukkeutumiseen valssauksen tai pur-sottamisen aikana.When very fine silica dust is incorporated into a power-softened cement system in accordance with the principle of the present invention, such water extrusion is slowed down by a factor of the order of 100-1000 (calculated theoretically). Cement-silica material containing a large amount of a power softener behaves visually viscously, staying together during rolling, while similar power-softened products without very fine silica dust typically behave as friction materials that tend to localize the extrusion or blockage of the water extraction.

3. Helposti juoksevien, hyvän sisäisen koossapysymisen omaavien materiaalien valmistus.3. Manufacture of flowable materials with good internal cohesiveness.

72307 4472307 44

Helposti juoksevat tehopehmennetyt sementtimateriaalit, jotka sisältävät erittäin hienojakoisia silikapartikkelei-ta, ovat eräs DSP periaatteen aspekti, ja niillä on paljon parempi sisäinen koossapysyminen kuin vastaavilla tehopeh-mennetyillä helposti juoksevilla sementtiaineilla, joissa ei ole erittäin hienojakoisia silikapartikkeleita. Oletetaan tämän aiheutuvan siitä, että paikallinen nestekulje-tus, joka myötävaikuttaa erotukseen, on ratkaisevasti pienentynyt materiaaleissa, joissa on erittäin hienojakoisia silikapartikkeleita .Easily flowable power-softened cementitious materials containing very fine silica particles are an aspect of the DSP principle and have much better internal cohesiveness than the corresponding power-softened easily flowable cementitious materials without very fine-grained silica particles. It is assumed that this is due to the fact that the local liquid transport, which contributes to the separation, is decisively reduced in materials with very fine silica particles.

(Tämä ilmenee kuviosta 10, joka havainnollisesti esittää plastisen laastin nesteen sisäistä koossapysymistä. Alistaminen virtaavalle vedelle (4 litraa minuutissa) tyypillisesti 5-30 minuutin ajan ei johda havaittavaan materiaalien poishuuhtorniseen laastista.) Tällä tavalla saavutetaan useita etuja. On esimerkiksi saavutettu olennainen parannus jo esiintyviin mahdollisuuksiin valmistaa vedenalaista betonia yksinkertaisesti kaatamalla tuoretta betonia veteen.(This is shown in Figure 10, which illustrates the internal cohesiveness of a plastic mortar fluid. Exposure to running water (4 liters per minute) typically for 5-30 minutes does not result in a noticeable removal of materials from the mortar.) In this way, several advantages are achieved. For example, a substantial improvement has been achieved in the possibilities that already exist to produce underwater concrete simply by pouring fresh concrete into water.

Tämä tekniikka on sinänsä tunnettu ja sitä on erityisesti kehitetty yhdessä tehopehmennin lisäaineiden kanssa ( ilman erittäin hienojakoista jauhetta^. Yhdistettynä erittäin hienojakoiseen, hyvin dispergoituun silikajauheeseen esillä olevan keksinnön periaatteiden mukaisesti on prosessi kuitenkin paljon houkuttelevampi ja sillä on vastaavasti laajempia potentiaalisia käyttöaloja.This technique is known per se and has been specially developed in combination with power softener additives (without a very fine powder. Combined with a very fine, well-dispersed silica powder according to the principles of the present invention, however, the process is much more attractive and has correspondingly wider potential applications.

Vastustuskyky sisäistä nestekuljetusta vastaan kasvaa erittäin hienojakoisten partikkelien pakkauksen tiiviyden kasvaessa karkeiden partikkelien välitiloissa. Näin ollen on odotettavissa, että juoksevilla jauhemateriaaleilla, jotka muodostuvat hyvin dispergoidusta Portland-sementistä (s = 4000 2 2 cm /g) ja silikapölystä (s = 250 000 cm /g), olisi paljon parempi sisäinen koossapysyminen, parempi vastustuskyky sisäistä nestevirtausta vastaan ja vuotoa vastaan sekä pa- n 45 72307 rempi muokattavuus valssattaessa ja pursotettaessa 20-40 tilavuus-%:11a silikapölyä kuin 5-10 tilavuus-%:11a sili-kapölyä. Tähän asti saadut kokemukset kuitenkin osoittavat, että jo pienetkin määrät erittäin hienojakoista silikapölyä (tyypillisesti 1-5 %) sisällytettynä tiiviisti pakattujen partikkelien B väliin, erityisesti tiiviisti pakattuun Portland-sementtirakenteeseen, voivat vaikuttaa ratkaisevasti parantavasti verrattuna vastaaviin materiaaleihin ilman silikapölyä.Resistance to internal fluid transport increases as the tightness of the packaging of very fine particles increases between coarse particles. Therefore, it is expected that flowable powder materials consisting of well-dispersed Portland cement (s = 4000 2 2 cm / g) and silica dust (s = 250,000 cm / g) would have much better internal cohesiveness, better resistance to internal fluid flow, and against leakage and a better workability of the batch 45 72307 when rolling and extruding 20-40% by volume of silica dust than 5-10% by volume of 11% by volume of silica dust. However, experience to date shows that even small amounts of very fine silica dust (typically 1-5%) incorporated between the tightly packed particles B, especially the tightly packed Portland cement structure, can have a decisively improving effect compared to similar materials without silica dust.

Esillä olevan keksinnön muita tärkeitä aspekteja ovat kanavien ja halkeamien täyttämiset kovetetulla täyttölaastilla.Other important aspects of the present invention are the filling of channels and cracks with a cured filling mortar.

Täyttölaasti muodostuu tavallisesti sementistä ja vedestä, yleensä sisältäen lisäaineita ominaisuuksien parantamiseksi. Kanavien täyttämisellä jälkeenpäin jännitetyissä betonielementeissä on kaksi päätarkoitusta; lankojen korroosion estäminen sekä esijännitetyn teräksen ja betonin välisen sidoksen aikaansaaminen. Kanaviin pumpattavan täyttölaastin tärkeimmät ominaisuudet ovat juoksevuus ja veden pidättäminen (pieni vuoto).The filling mortar usually consists of cement and water, usually containing additives to improve the properties. Subsequent filling of channels in prestressed concrete elements has two main purposes; preventing corrosion of wires and providing a bond between prestressed steel and concrete. The most important properties of the mortar pumped into the ducts are fluidity and water retention (small leakage).

Juoksevuus on olennaisesti funktio vesi/sementtisuhteesta. Vesipitoisuuden laskiessa saadaan jäykempi ja huonommin juokseva sekoitus, ja tämä ilmiö on selvempi alhaisella vesi/ sementtisuhteella. Yleensä vesi/sementtisuhde on hyvässä täyttölaastissa välillä 0,35 ja 0,50. On olemassa joukko lisäaineita, kuten dispergointiaineet, jotka parantavat juoksevuutta tietyllä vesi/sementtisuhteella, tai vaihtoehtoisesti pienentää sitä vesi/sementtisuhdetta, joka tarvitaan korkea-asteisten juoksevuusominaisuuksien saavuttamiseen, mutta näiden vaikutus täyttölaastin muihin ominaisuuksiin, erityisesti vuototaipumukseen, rajoittaa usein niiden käyttöä.Flowability is essentially a function of the water / cement ratio. As the water content decreases, a stiffer and less fluid mixture is obtained, and this phenomenon is more pronounced with a low water / cement ratio. In general, the water / cement ratio in a good mortar is between 0.35 and 0.50. There are a number of additives, such as dispersants, which improve the flowability at a certain water / cement ratio, or alternatively reduce the water / cement ratio required to achieve high flow properties, but their effect on other properties of the mortar, especially the tendency to leak, often limits their use.

Ennen kuin täyttölaasti kovettuu, saattaa sekoituksesta erottua vettä johtuen siitä, että kiinteät partikkelit ovat vettä raskaampia (ilmiötä, jota usein kutsutaan "vuodoksi").Before the filler hardens, water may separate from the mixture due to the fact that the solid particles are heavier than water (a phenomenon often referred to as "leakage").

46 72307 Tämä voi mm. aiheuttaa ei-toivottuja vesikoloja esijännitetyn teräksen alasivulla. Vuoto kasvaa kasvavalla vesi/sement-tisuhteella sekä kasvavalla määrällä dispergointiainetta (esimerkiksi juoksevassa sementtitahnassa, jossa on niin alhainen vesi/sementtisuhde kuin 0,25, mikä on aikaansaatu suurella betonin tehopehmenninaineen annostuksella, tapahtuu hyvin alhaisesta vesi/sementtisuhteesta huolimatta selvää vuotoa). On saatavissa vuotoa estäviä lisäaineita, jotka antavat tiksotrooppisen sekoituksen, jossa ei esiinny käytännöllisesti katsoen mitään vuotoa. Kuitenkaan ei ole tähän asti missään näissä lisäaineissa esiintynyt korkean juoksevuu-den ja hyvin alhaisen vesi/sementtisuhteen yhdistelmää. Lisäksi useimmat näistä lisäaineista perustuvat selluloosaeet-teriin, joka huonontaa lujuutta sekä hidastaa kovettuunista. Esillä olevan keksinnön mukaisella täyttölaastilla (esimerkiksi sementti-silika-Mighty-täyttölaastilla, jossa on vesi/ sementti plus silikapölysuhde 0,15-0,18) saavutetaan seuraava: 1) Tähänastista paljon tiiviimpi ja lujempi täyttölaasti, jolla on parannettu esijännitysteräksen kiinnittyminen (todennäköisesti vastaten tekijää 4-10, vertaa kansainvälisen paten ttihaksemuksen n:o PCT/DK79/00047 esimerkki 10) sekä teräksen korroosiosuojaa, jolloin 2) tämä täyttölaasti on äärimmäisen alhaisesta vesi/jauhe-suhteesta huolimatta helposti juokseva sekä sopiva pumpattavaksi kanavien sisään näiden täyttämiseksi käytännöllisesti katsoen ilman vuotoa, jolloin lisäaineilla (erittäin hienojakoisilla epäorgaanisilla partikkeleilla, kuten silikapölyllä ja betonin tehopehmenninaineella) ei ole mitään haitallista vaikutusta täyttölaastin kovettumiseen, päin vastoin 3) saavutetaan erittäin korkea lujuus aikaisessa vaiheessa.46 72307 This can e.g. causes unwanted water gaps on the underside of the prestressed steel. Leakage increases with increasing water / cement ratio as well as with increasing amount of dispersant (e.g. in a liquid cement paste with a water / cement ratio as low as 0.25, which is achieved with a high dosage of concrete power softener, a clear leak occurs despite a very low water / cement ratio). Anticoagulant additives are available that provide a thixotropic blend with virtually no leakage. However, to date, no combination of high flowability and very low water / cement ratio has been present in any of these additives. In addition, most of these additives are based on cellulose ether, which degrades strength as well as slows down curing. The filler mortar of the present invention (e.g., a cement-silica-Mighty filler with a water / cement plus silica dust ratio of 0.15 to 0.18) achieves the following: 1) A much denser and stronger filler with improved prestressing steel adhesion (probably corresponding to PC10 / DK79 / 00047 Example 10) and the corrosion protection of steel, whereby 2) this filling mortar, despite the extremely low water / powder ratio, is easily flowable and suitable for pumping into ducts to fill them practically without air. leakage, in which case additives (very fine inorganic particles such as silica dust and a power softener for concrete) have no detrimental effect on the hardening of the mortar, in contrast to 3) very high strength is achieved at an early stage.

Jälkijännitetyn betonin yhteydessä kanaviin injektoitavaksi tarkoitettu täyttöaine ei normaalisti sisällä karkeampia partikkeleita (hiekkaa),koska tämä huonontaisi massan juoksevuut-ta. Esillä olevan keksinnön mukaisesti voi täyttöaine samoinIn the case of post-stressed concrete, the aggregate to be injected into the channels does not normally contain coarser particles (sand), as this would impair the flowability of the mass. According to the present invention, the filler may as well

IIII

47 72307 kuin sovinnainen täyttöaine olla ilman hiekkasisältöä tai muita lisäaineita. Esillä olevan keksinnön mukaisen juoksevan massan voimakkaasti parannettu koossapysyminen ilman vuotoa mahdollistaa hiekan lisäämisen täyttölaastiin ja siten vielä jäykemmän kovetetun rakenteen aikaansaamisen, samalla kun täyttölaasti säilyy helposti juoksevana. On esitetty koe (kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/ 00047 esimerkki 11), jossa juoksevaa koossapysyvää sementti-silikalaastia, joka sisälsi hiekkaa 4 mm:n asti, helposti kaadettiin noin 2,5 m pitkään hyvin kapeaan kanavaan (halkaisija 18 mm), pääasiallisesti painovoiman vaikutuksesta, jolloin saatiin aikaan hyvin tiivis rakenne.47 72307 as a conventional filler without sand content or other additives. The greatly improved adhesion of the flowable mass according to the present invention without leakage makes it possible to add sand to the filling mortar and thus to obtain an even stiffer hardened structure, while the filling mortar remains easily flowable. An experiment has been shown (Example 11 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047) in which a flowable cohesive cement-silica mortar containing sand up to 4 mm was easily poured into a very narrow channel (diameter 18 mm) about 2.5 m long. , mainly by gravity, resulting in a very dense structure.

Samalla tavalla mahdollistaa keksintö myöskin olennaisesti parannetun pakatun betonin valmistamisen (jossa etukäteen järjestettyjen kivien väliin täytettiin juoksevaa laastia). Parannusta, joka aikaansaadaan esillä olevan keksinnön mukaisella vuotamattomalla, erittäin juoksevalla laastilla, voidaan käyttää sekä kuivavalussa että vedenalaisessa valussa.In the same way, the invention also makes it possible to produce substantially improved compressed concrete (in which a flowable mortar was filled between the pre-arranged stones). The improvement provided by the leak-proof, highly flowable mortar of the present invention can be used in both dry casting and underwater casting.

Erästä erikoista menetelmää täyttömateriaalin injektoimiseksi, jossa varmistetaan sekä hyvä ahtaitten tilojen täyttö (tyypillisesti pastalla) että karkeampien partikkelien välisten suuritilavuuksisten onteloiden täyttö (tyypillisesti betonilla) kaksivaiheisessa prosessissa alkaen laastilla ja lopettaen betonilla.One particular method for injecting filler material is to ensure both good filling of narrow spaces (typically with paste) and filling of large-volume cavities between coarser particles (typically with concrete) in a two-step process starting with mortar and ending with concrete.

Valmistusmenetelmätmethods of Preparation

Keksinnön mukaisia muotokappaleita voidaan valmistaa alhaisella jännitysalueella lähtien keksinnön mukaisesta yhdis-telmämateriaalista, joka on määritetty oheisessa patenttivaatimuksessa 24.The moldings according to the invention can be produced in a low stress range starting from the composite material according to the invention as defined in the appended claim 24.

48 7230748 72307

On huomattavaa, että joskin pinta-aktiivisen dispergointi-aineen määrä on määritelty vaatimuksessa 3 esittämällä ehdot, joiden on oltava täytettynä jotta määrä olisi riittävä partikkelien dispergoimiseksi alhaisella jännityskentällä (mikä, ts. ilmaistuna, merkitsee erinomaisen suuren pinta-aktiivisen dispergointiaineen määrän käyttöä), niin tämä ei merkitse sitä, että yhdistelmämateriaalia välttämättä käytettäisiin alhaisella jännityskentällä; sitä voidaan käyttää korkeammassa jännityksessä. Artikkeleita, jotka sisältävät tiiviisti pakattuja erittäin hienojakoisia partikkeleita, aikaansaadaan edellä mainitun tyyppisestä yhdistelmämateriaalista, jossa partikkeleita A on läsnä tilavuudessa, joka olennaisesti vastaa tiivistä pakkausta, partikkelien B välisten onteloiden täyttämiseksi kun nämä ovat tiiviisti pakattuja.It should be noted that although the amount of surfactant dispersant is defined in claim 3 by specifying the conditions that must be met for the amount to be sufficient to disperse the particles under a low stress field (i.e., expressed as the use of an excellent amount of surfactant dispersant), this does not mean that the composite material is necessarily used with a low stress field; it can be used at higher stresses. Articles containing tightly packed very fine particles are obtained from a composite material of the type mentioned above, in which particles A are present in a volume substantially corresponding to a tight package, to fill the cavities between the particles B when these are tightly packed.

Pinta-aktiivista dispergointiainetta on läsnä määrässä, joka on riittävä mahdollistaakseen partikkelien A tiiviin pakkauk- 2 sen alhaisella jännityskentällä alle 5 kg/cm , sopivimmin alle 100 g/cm , ja ideaalinen määrä dispergointiainetta on se, joka olennaisesti vastaa sitä määrää, joka täysin täyttää partikkelien A pinnan. Kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 kuvio 1 esittää erittäin hienojakoisia silika-partikkeleita, jotka on peitetty dispergointiaineen kerroksella, ns. tehopehmentimellä "Mighty", jonka koostumusta selostetaan alempana. Edellyttäen, että tehopehmennin absorboituu yhdenmukaisena kerroksena silikapallojen pintaan, oli laskettu paksuus hakijan omien kokeilujen perusteella 25-41 A, vastaten tilavuutta 14-23 % pallojen tilavuudesta. On huomattava, että ylimäärä dispergointiainetta sen määrän lisäksi, joka täysin täyttää erittäin hienojen partikkelien pinnan, ei ole edullinen ja se pyrkii vain täyttämään enemmän tilaa yhdistelmämateriaalissa.The surfactant dispersant is present in an amount sufficient to allow tight sealing of the particles A with a low stress field of less than 5 kg / cm, preferably less than 100 g / cm, and the ideal amount of dispersant is substantially equivalent to the amount that fully satisfies particle A surface. Figure 1 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047 shows very fine silica particles coated with a layer of dispersant, the so-called with the power softener "Mighty", the composition of which is described below. Provided that the power softener is absorbed as a uniform layer on the surface of the silica spheres, the thickness calculated from the applicant's own experiments was 25-41 Å, corresponding to a volume of 14-23% of the volume of the spheres. It should be noted that an excess of dispersant in addition to the amount which completely fills the surface of the very fine particles is not preferable and only tends to fill more space in the composite material.

Mitä tahansa tyyppiä oleva dispergointiaine, erityisesti betonin tehopehmennin, joka riittävässä määrin dispergoi systeemin alhaisella jännityskentällä, on sopiva keksinnön mukaiseen 49 7 2 3 0 7 tarkoitukseen. Erittäin arvokkaiden tulosten aikaansaamiseksi Portland-sementtiin perustuvissa järjestelmissä käytetty, esimerkeissä selostettu betonin tehopehmennin on sitä tyyppiä, joka sisältää pitkälle kondensoituneen naftaleenisulfonihapon/ formaldehydin kondensaatin alkali- tai maa-alkalimetallisuolo-ja, erityisesti natrium- tai kaliumsuolaa, jossa kondensaatis-sa tyypillisesti enemmän kuin 70 paino-% muodostuu 7 tai useampia naftaleeniytimiä sisältävistä molekyyleistä. Eräs tämän tyyppinen kaupan saatava tyyppi on nimeltään "Mighty" ja sitä valmistaa Kao Soap Company, Ltd., Tokio, Japani. Keksinnön mukaisissa Portland-sementtiin perustuvissa silikapölyä sisältävissä yhdistelmämateriaaleissa käytetään tämän tyyppistä betonin superpehmenninainetta niin suuressa määrässä kuin 1-4 paino-%, erityisesti 2-4 paino-%, laskettuna Portland-sementin ja silikapölyn yhteisestä painosta.A dispersant of any type, in particular a power softener for concrete which sufficiently disperses the system with a low stress field, is suitable for the purpose of the invention 49 7 2 3 0 7. In order to obtain very valuable results in the Portland cement-based systems, the concrete power softener described in the examples is of the type containing an alkali or alkaline earth metal salt of a highly condensed naphthalenesulphonic acid / formaldehyde condensate, especially a sodium or potassium salt with more condensate. % by weight consists of molecules containing 7 or more naphthalene cores. One commercially available type of this type is called "Mighty" and is manufactured by Kao Soap Company, Ltd., Tokyo, Japan. The Portland cement-based composite materials containing silica dust according to the invention use this type of concrete super softener in an amount as high as 1-4% by weight, in particular 2-4% by weight, based on the total weight of Portland cement and silica dust.

Muun tyyppiset betonin tehopehmenninaineet, joita voidaan käyttää esillä olevan keksinnön mukaiseen tarkoitukseen, ovat seu-raavat:Other types of concrete power softeners that can be used for the purpose of the present invention include:

Lomar-D Betonin superplastisoija, jolla on sama koostumus kuin Mighty'llä, ja jota valmistaa Diamond Shamrock Chemical Company, N. Jersey, USA.Lomar-D Concrete superplasticizer with the same composition as Mighty and manufactured by Diamond Shamrock Chemical Company, N. Jersey, USA.

Melment Anioninen melamiinihartsiliuos.Melment Anionic melamine resin solution.

Betokem Naftaleeni-ja lignosulfonaattipohjäinen sulfoni- happoformaldehydikondensaatti.Betokem Naphthalene and lignosulfonate-based sulfonic acid formaldehyde condensate.

Sikament Naftaleenipohjäinen sulfonihappoformaldehydikonden-saatti.Sikament Naphthalene-based sulfonic acid formaldehyde condensate.

Edellä selostettua tyyppiä olevat Portland-sementtiin perustuvat yhdistelmämateriaalit sisältävät usein lisäksi sopivaa kokoa ja kokojakautumaa olevia hienoja partikkeleita yhdessä Portland-sementtipartikkelien kanssa, kuten hienoa hiekkaa, lentotuhkaa ja hienoa kalkkia, vielä tiiviimpien binääristen rakenteiden aikaansaamiseksi partikkeleista B edellä selostettujen periaatteiden mukaisesti.Portland cement-based composite materials of the type described above often further comprise fine particles of suitable size and size distribution together with Portland cement particles such as fine sand, fly ash and fine lime to provide even denser binary structures from particles B according to the principles described above.

50 7230750 72307

Silmällä pitäen sekä sen erinomaisia muotoilu- ja käsittely-ominaisuuksia, joita on edellä selostettu sekä havainnollistettu yksityiskohtaisemmin esimerkeissä, että sen kykyä varovasti kiiiinipitää ja valmiiksi muotoillussa tilassa tehokkaasti mikrolukita tai mikrosulkea sisäänsä kaikki lisätyt lisäkappaleet, yhdistelmämateriaali omaa ainutlaatuiset edulliset ominaisuudet, jollaisia ei ole aikaisemmin saatu aikaan eikä ilmoitettu millekään materiaalille, ja näin ollen nämä uudet ja erinomaiset käyttökelpoiset yhdistelmämateriaa-lit muodostavat esillä olevan keksinnön tärkeimpiä kohteita.In view of both its excellent design and handling properties, which have been described and illustrated in more detail in the examples above, and its ability to gently hold and effectively micro-lock or micro-enclose any added accessories in the pre-formed state, the composite material has unique advantageous advantages. and not disclosed for any material, and thus these new and excellent useful composite materials constitute the main objects of the present invention.

Mielenkiintoisia uusia yhdistelmämateriaaleja ovat keksinnön mukaisesti Portland-sementtiin perustuvat taikka Portland-sementtiin perustumattomat materiaalit, jotka sisältävät lisäkappaleena kappaleita, jotka on valittu ryhmästä, joka muodostuu polystyreenikappaleista, mm. polystyreenikuulista, laajennetusta savesta, ontoista lasikappaleista, mm. ontoista lasikuulista, laajennetusta savikivestä, perliitistä, luonnollisesta kevytkivestä, kaasukuplista, kuiduista, mm. metalli-kuiduista, kuten teräskuiduista, muovikuiduista, lasikuiduista, Kevlar-kuiduista, asbestikuiduista, selluloosakuiduista, mineraalikuiduista, korkealämpötilakuiduista ja lastuista, mm. epäorgaanisista epämetallilastuista, kuten grafiittilas-tuista ja A^O^-lastuista ja metallilastuista, kuten rauta-lastuista, painavista komponenteista, kuten barytista tai lyijystä tai lyijyä sisältävästä mineraalista, ja vetyrikkaista komponenteista, kuten ontoista vedellä täytetyistä partikkeleista. Kun yhdistelmämateriaali on Portland-sementtiin perustuvaa, toisin sanoen sisältää ainakin 20 % painon mukaan Portland-sementtipartikkeleita partikkeleina B, johtavat hiekka ja/tai kivi ainoina lisäkappaleina tärkeisiin uusiin laasti-ja betoniyhdistelmämateriaaleihin.Interesting new composite materials according to the invention are materials based on Portland cement or non-Portland cement, which additionally contain pieces selected from the group consisting of polystyrene bodies, e.g. polystyrene balls, expanded clay, hollow glass pieces, e.g. hollow glass spheres, expanded clay, perlite, natural light stone, gas bubbles, fibers, e.g. metal fibers such as steel fibers, plastic fibers, glass fibers, Kevlar fibers, asbestos fibers, cellulose fibers, mineral fibers, high temperature fibers and chips, e.g. inorganic non-metallic chips such as graphite chips and Al 2 O 3 chips and metal chips such as iron chips, heavy components such as barite or lead or lead-containing mineral, and hydrogen-rich components such as hollow water-filled particles. When the composite material is based on Portland cement, i.e. contains at least 20% by weight of Portland cement particles as particles B, sand and / or stone as the only additional pieces lead to important new mortar and concrete composite materials.

Esillä olevan keksinnön mukaisia tärkeitä yhdistelmämateri-aaleja ovat materiaalit, joissa partikkelit A ovat silika-pölypartikkeleita, joilla on ominaispinta-ala noin 50 000 -2 000 000 cm^/g, erityisesti noin 250 000 cm^/g, ja partikkelit li 51 72307 B käsittävät vähintään 50 paino-% Portland-sementtiä. Näissä yhdistelmämateriaaleissa dispergointiaine on sopivimmin betonin tehopehmenninaine niin suuressa määrässä, että se johtaa edellä selostettuun dispergointivaikutukseen.Important composite materials of the present invention include materials in which the particles A are silica dust particles having a specific surface area of about 50,000 to 2,000,000 cm 2 / g, especially about 250,000 cm 2 / g, and the particles of the compound. B comprise at least 50% by weight of Portland cement. In these composite materials, the dispersant is preferably a power softener for concrete in such an amount that it results in the dispersing effect described above.

Edellä selostettujen periaatteiden mukaisesti on keksinnön kohteen valmistamiseksi tarkoitetulla yhdistelmämateriaalilla erittäin alhainen suhde veden ja sementin sekä mahdollisesti muiden partikkelien B + silikapölyn välillä, tämän suhteen ollessa 0,12-0,30 painon mukaan, sopivimmin 0,12-0,20 painon mukaan, ja silikapölyä voi olla mukana tilavuuden mukaan noin 0,1-50 tilavuus-%, sopivimmin 5-50 tilavuus-%, erityisesti 10-30 tilavuus-%, laskettuna partikkelien A + B yhteisestä tilavuudesta.In accordance with the principles described above, the composite material for preparing the subject of the invention has a very low ratio between water and cement and possibly other particles B + silica dust, this ratio being 0.12-0.30 by weight, preferably 0.12-0.20 by weight, and silica dust may be present in an amount of about 0.1 to 50% by volume, preferably 5 to 50% by volume, especially 10 to 30% by volume, based on the total volume of the particles A + B.

Keksinnön erään erikoisen kohteen mukaisesti pakataan ja toimitetaan yhdistelmämateriaali kuivana jauheena, jolloin nesteen, tyypillisesti veden lisäys suoritetaan käyttöpaikalla. Tässä tapauksessa on dispergointiaine mukana kuivassa tilassa yhdistelmämateriaalissa. Tällä keksinnön mukaisen yhdistelmä-materiaalin tyypillä on se etu, että yhdistelmämateriaali voidaan tarkasti punnita sekä sekoittaa valmistajan toimesta, jolloin lopullisen käyttäjän tarvitsee vain lisätä ilmoitettu nestemäärä ja suorittaa lopullinen sekoittaminen ohjeiden mukaan, esimerkiksi sillä tavalla, jota on selostettu kansainvälisen patenttihakemuksen nro PCT/DK79/00047 esimerkissä 11.According to a particular object of the invention, the composite material is packaged and delivered as a dry powder, whereby the addition of a liquid, typically water, is carried out at the place of use. In this case, the dispersant is present in the dry state in the composite material. This type of composite material according to the invention has the advantage that the composite material can be accurately weighed and mixed by the manufacturer, so that the end user only needs to add the indicated amount of liquid and perform the final mixing according to the instructions, for example as described in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047 in Example 11.

Keksintö kohdistuu myöskin menetelmään muotokappaleen valmistamiseksi, joka menetelmä on määritetty oheisessa patenttivaatimuksessa 37.The invention also relates to a method of manufacturing a shaped body, which method is defined in the appended claim 37.

52 7 2 3 0 752 7 2 3 0 7

On huomattava, että mainittu alhaisen jännityksen kenttä määrittelee käytettävän dispergointiaineen määrää eikä välttämättä tarkoita sitä, että prosessi todellisuudessa suoritetaan alhaisella jännityskentällä. Kuitenkin se tosiasia, että se voidaan suorittaa alhaisella jännityskentällä, muodostaa prosessin erään tärkeän edun, ja sopivia alhaisen 2 jännityksen kenttiä (jotka ovat sopivasti alle 5 kg/cm ja 2 sopivammin alle 100 g/cm ) joita käytetään massan muovaamiseksi ovat: massaan vaikuttavat painovoimat, kuten vale tun pehmeän massan itselevittäytyminen, tai massaan vaikuttavat hitausvoimat, kuten keskipakovalussa, tai kosketusvoi-mat, kuten kokoonpuristaminen, valssaus tai pursotus, tai kaksi tai useampia samanaikaisesti vaikuttavia edellä mainittuja voimia, kuten yhdistetty täryttäminen ja kokoonpuristaminen. Myöskin voidaan käyttää taajuudeltaan alueella 0,1-10^ Hz olevia värähtelyvoimia massan muovaamiseksi, jolloin värähtelyvoimat ovat edellä selostettua tyyppiä, kuten mekaanisen tai hydraulisen täryttimen aikaansaamia voimia, tai tällaiset värähtelyvoimat voidaan yhdistää värähtelemättömiin voimiin, kuten yhdistetty täryttäminen ja kokoonpuristaminen.It should be noted that said low stress field determines the amount of dispersant used and does not necessarily mean that the process is actually performed with a low stress field. However, the fact that it can be performed with a low stress field constitutes an important advantage of the process, and suitable low 2 stress fields (suitably less than 5 kg / cm and 2 more preferably less than 100 g / cm) used to form the mass are: gravity acting on the mass , such as self-spreading of the cast soft mass, or inertial forces acting on the mass, such as in centrifugal casting, or contact forces, such as compression, rolling or extrusion, or two or more of the above-mentioned forces acting simultaneously, such as combined vibration and compression. Vibration forces in the frequency range of 0.1 to 10 Hz may also be used to form the mass, the vibration forces being of the type described above, such as those provided by a mechanical or hydraulic vibrator, or such vibration forces may be combined with non-vibration forces such as combined vibration and compression.

Useimpiin käytännön tarkoituksiin on prosessiin käytetty neste vesi, ja dispergointiaine lisätään usein yhdessä veden kanssa, niin että itseasiassa lisätään dispergointiaineen vesi-liuosta, mutta keksinnön puitteissa voidaan myöskin lisätä vettä erikseen dispergointiaineen liuoksesta, jolloin dispergointiaine yhdistyy veteen sekoitusprosessissa. On tunnusomaista, että edellä mainitun määritelmän mukainen sekoitus on luonteeltaan "kuiva" sekoitusvaiheessa, kunnes se muuttuu viskoosiseksi plastiseksi massaksi, tämän "kuivuuden" johtuessa alhaisesta nestesisällöstä.For most practical purposes, liquid water is used in the process, and the dispersant is often added together with water, so that in fact an aqueous dispersant solution is added, but within the scope of the invention water can be added separately from the dispersant solution, combining the dispersant with water in the mixing process. It is characteristic that a mixture according to the above definition is "dry" in nature in the mixing step until it becomes a viscous plastic mass, this "dryness" being due to the low liquid content.

Keksinnön mukaisten muotokappaleiden valmistamiseksi käytettävä valmistustekniikka on luonnollisesti sovittava kyseessä olevalle yhdistelmämateriaalin tyypille sekä kyseessä olevalle muotokappaleen tyypille. Kuitenkin on olemassa joitakin yleisiä ohjeita:The manufacturing technique used to make the moldings according to the invention must, of course, be adapted to the type of composite material in question and to the type of mold in question. However, there are some general guidelines:

IIII

53 7 2 3 0 7 1) Matriisin jauheiden (partikkelit A ja B) olisi sopivimman oltava esillä mahdollisimman hyvin dispergoituna ennen sekoitusta keskenään. Jos dispergointi kuivassa tilassa on epätyydyttävä, ts. jos partikkelit A ovat kasaantuneet, voidaan käyttää jonkinlaista dispergointikäsittelyä, kuten jauhatusta.53 7 2 3 0 7 1) The matrix powders (particles A and B) should preferably be present as well dispersed as possible before mixing with each other. If the dispersion in the dry state is unsatisfactory, i.e. if the particles A have accumulated, some kind of dispersion treatment, such as grinding, can be used.

2) Sekoituksen täytyy varmistaa kiinteiden partikkelien A2) Mixing must be ensured by solid particles A

ja B homogeeninen keskinäinen jakautuminen. Tämä voidaan aikaansaada kuivasekoituksella tai kostealla sekoituksella, jolloin valmiiksi sekoitettu neste ja joko partikkelit A tai partikkelit B sekoitetaan kyseessä olevan jäljelle jääneen partikkelityypin kanssa. Sekoitusvaihe voidaan suorittaa yhdessä lisäaineiden kanssa tai ilman niitä.and B homogeneous mutual distribution. This can be accomplished by dry mixing or wet mixing, with the premixed liquid and either particles A or particles B being mixed with the remaining particle type in question. The mixing step can be performed with or without additives.

3) Nesteen lisääminen joko kuivasekoitettuun jauheeseen (partikkeleihin A + B) tai joko partikkeleihin A tai partikkeleihin B silloin kun kyseessä on kostean lietteen esisekoit-taminen kuten on mainittu kohdassa 2), voidaan suorittaa joko lisäämällä jauhe nesteeseen (sopivasti voimakkaasti mekaanisesti sekoittaen) tai lisäämällä neste jauhemassaan (sopivasti voimakkaasti mekaanisesti vaivaamalla). Se, mitä näistä menetelmistä tulisi käyttää, on lähinnä kysymys kokemuksesta. Tällä hetkellä kuitenkin uskotaan, että valmistettaessa suhteellisen helposti juoksevaa massaa hyvin dispergoidusta jauheesta, on helpoin menetelmä suorittaa sekoittaminen lisäämällä hyvin dispergoituvaa jauhetta hämmennettyyn nesteeseen, nestemeniskin välttämiseksi partikkelien välissä, mikä voisi tapahtua päinvastaisessa prosessissa, jos pieniä nestemääriä lisätään jauheeseen. Jos toisaalta huonosti dispergoi-tua erittäin hienoa jauhetta lisätään hämmennettyyn nesteeseen, jauhe ei dispergoidu tyydyttävästi hämmennyksen aikaansaavilla voimilla, vaikkakin lisättäisiin dispergointiainetta. Tässä tapauksessa nesteen lisäämistä jauheeseen samalla voimakkaasti vaivaten on suositeltava, koska vaivaaminen yhdessä dispergointiaineen kanssa saattaa johtaa huomattavaan dis-pergointivaikutukseen. Esimerkeissä (jotka pääasiassa perustuvat Portland-sementtiin + silikapölyyn), on käytetty mene- 54 72307 telmää, jossa lisätään nestettä jauheeseen samalla vaivaten/ sekoittaen (suhteellisen vaatimattoman leikkausvoiman olles- 2 sa noin 100-1000 g/cm ). Useimmille juokseville aineille (laastille ja betonille, jossa vesi/(sementti + silika)-suhde painon mukaan on 0,18-0,20), uskotaan, että päinvastaista tekniikkaa olisi yhtä hyvin voitu käyttää- Jäykemmille massoille (pursotettaviksi tarkoitetuille tahnoille, jotka sisältävät kuituja ja joissa vesi/(sementti + silika)-suhde painon mukaan 0,13-0,15) uskotaan kuitenkin, että päinvastainen tekniikka ei olisi lainkaan toiminut; näissä tapauksissa tapahtui tärkeä osa sekoittumisesta pursottimessa, jossa 2 tapahtui voimakas vaivaaminen (alueella 1 kg/cm ).3) The addition of liquid to either the dry-mixed powder (particles A + B) or either to particles A or particles B in the case of premixing a wet slurry as mentioned in 2) can be carried out either by adding the powder to the liquid (suitably with strong mechanical stirring) or by adding liquid into a powder mass (suitably by strong mechanical kneading). What of these methods should be used is essentially a matter of experience. At present, however, it is believed that in preparing a relatively flowable mass from a well-dispersed powder, the easiest method is to perform mixing by adding a highly dispersible powder to the agitated liquid to avoid liquid between particles, which could occur in the opposite process if small amounts of liquid are added to the powder. On the other hand, if the poorly dispersed very fine powder is added to the agitated liquid, the powder will not be satisfactorily dispersed by the agitating forces, even if a dispersant is added. In this case, the addition of a liquid to the powder while vigorously kneading is recommended, because kneading together with a dispersant may result in a considerable dispersing effect. In the examples (which are mainly based on Portland cement + silica dust), a method has been used in which liquid is added to the powder while kneading / mixing (with a relatively modest shear force of about 100-1000 g / cm 2). For most fluids (mortar and concrete with a water / (cement + silica) ratio of 0.18-0.20 by weight), it is believed that the opposite technique could just as well have been used- For stiffer masses (pastes for extrusion containing fibers and in which the water / (cement + silica) ratio by weight of 0.13 to 0.15) is believed, however, that the opposite technique would not have worked at all; in these cases, an important part of the mixing took place in an extruder where 2 strong kneading took place (in the range of 1 kg / cm).

4) Dispergointiainetta ei välttämättä lisätä nesteeseen liuoksena (sitä voidaan lisätä jauheena tai sekoittaa kuivassa tilassa yhdessä partikkelien A ja B kanssa). Joissakin järjestelmissä on edullista kostuttaa partikkelien pintaa osalla nestettä ennen dispergointiainetta sisältävän liuoksen lisäämistä, kuten suositellaan tunnetussa tekniikassa tehopehmen-nettyjen Portland-sementtisuspensioiden suhteen. Tätä tehtiin myöskin niissä sementtisilikakokeissa, joita on selostettu kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 esimerkeissä, esimerkkiä 11 lukuunottamatta. Kannattaa huomata, että erittäin tiiviin vesisekoituksen sekoitusaika voi kasvaa ratkaisevasti verrattuna sovinnaiseen sekoittamiseen. Tämä oli erityisesti asianlaita suhteellisen jähmeil-le sekoituksille (pursotettu tahna, jossa vesi/(sementti + silikapöly) suhde oli 0,13-0,15, vertaa kansainvälisen patenttihakemuksen PCT/DK79/00047 esimerkki 2),sekä keskijäh-meille sekoituksille (vesi/(sementti + silikapöly) suhde 0,15-0,16, vertaa kansainvälinen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 esimerkit 3 ja 9, jossa tarvittiin sekoitus-aikaa suunnilleen 15 vastaavasti 5 minuuttia, konsistenssin muuttamiseksi melkein kuivasta luonteesta kosteaan vastaavasti nestemäiseen ja viskoosiseen massaan. Betonille, jossa vesi/(sementti + silikapöly) suhde oli 0,18, saatiin myöskin pidempi sekoitusaika, mutta tämä ei ollut niin selvä il 55 72307 kuin systeemeille, joissa oli hyvin alhainen vesi/jauhesuhde. Uskotaan, että dispergointiaineen molekyylien paikallinen kuljetus tiiviisti pakattujen kiinteiden partikkelien pinnoille ja pintojen välistä on prosessin aikaa kuluttava tekijä (tämän kuljettamisen ollen sitä vaikeampaa, mitä pienempi vesi/jauhesuhde on). Materiaalin konsistenssi on erittäin herkkä nestemäärälle. Näin ollen hyvin pienet lisämäärät nestettä voivat muuttaa konsistenssin jähmeästä tahnamaises-ta helposti juoksevaan muotoon. Tehopehmennetyssä sementti-silikasekoituksessa voidaan tämä muutos saada aikaan muuttamalla vesi/(sementti + silikapöly) suhde arvosta 0,14 arvoon 0,18.4) The dispersant is not necessarily added to the liquid as a solution (it can be added as a powder or mixed in a dry state together with particles A and B). In some systems, it is preferred to moisten the surface of the particles with a portion of the liquid prior to the addition of the dispersant-containing solution, as recommended in the prior art for power-softened Portland cement suspensions. This was also done in the cement silica tests described in the examples of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, with the exception of Example 11. It is worth noting that the mixing time of a very dense water mixture can increase decisively compared to conventional mixing. This was particularly the case for relatively solid mixtures (extruded paste with a water / (cement + silica dust) ratio of 0.13-0.15, cf. Example 2 of International Patent Application PCT / DK79 / 00047), as well as for medium-solid mixtures (water / (cement + silica dust) ratio 0.15-0.16, compare Examples 3 and 9 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, which required a mixing time of approximately 15 minutes and 5 minutes, respectively, to change the consistency from almost dry to moist and liquid, respectively. Concrete with a water / (cement + silica dust) ratio of 0.18 also had a longer mixing time, but this was not as clear il 55 72307 as for systems with a very low water / powder ratio. local transport to and between the surfaces of tightly packed solid particles is a time consuming process (this transport is more difficult the smaller the i water / powder ratio is). The consistency of the material is very sensitive to the amount of liquid. Thus, very small additional amounts of liquid can change the consistency from a solid paste to an easily flowable form. In a power-softened cement-silica mixture, this change can be achieved by changing the water / (cement + silica dust) ratio from 0.14 to 0.18.

Dispergointiaineen lisääminen kuivana jauheena kuivaan sekoitukseen ennen veden sekoittamista näyttää olevan yhtä arvokas tapa valmistaa keksinnön mukaista valumassaa. Tämä osoitettiin kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 esimerkissä 11, jossa tätä menetelmää käytettiin, johtaen laastiin, jolla oli olennaisesti sama juoksevuus ja luonne kuin melkein samoista komponenteista tehdyllä, mutta edellä selostetun mukaisesti sekoitetulla, jolloin dispergointiainet-ta lisättiin liuoksena esikostutettuun sekoitukseen (vertaa kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 esimerkki 9, sekoitusnumero 1).The addition of a dispersant as a dry powder to a dry mix before mixing with water appears to be an equally valuable way of preparing the casting composition of the invention. This was demonstrated in Example 11 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, where this method was used, resulting in a mortar having substantially the same fluidity and nature as that made from almost the same components but mixed as described above, with the dispersant being added as a solution to the pre-moistened mixture. (compare Example 9, Mixed No. 1 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047).

Jokaisessa määrätyssä järjestelmässä on olemassa taso, jolla järjestelmä on kyllästetty tehopehmentimellä ja jonka ylittäminen lisäämällä edelleen tehopehmennintä ei tuota mitään lisävaikutusta. Tämä kyllästyspiste nousee laskevan vesi/(sementti + silikapöly) suhteen mukaan. Tämän tason yläpuolella, materiaali ei ole herkkä dispergointiaineen määrälle.' 5. Kappaleiden C ja mahdollisesti D lisääminen voidaan suorittaa missä tahansa toimintavaiheessa, kuten kuiva-sekoituksen aikana tai kostean sekoituksen jälkeen jne.In each particular system, there is a level at which the system is impregnated with a power softener and exceeding which by further adding a power softener does not produce any additional effect. This saturation point increases with decreasing water / (cement + silica dust) ratio. Above this level, the material is not sensitive to the amount of dispersant. ' 5. The addition of pieces C and possibly D can be carried out at any stage of the operation, such as during dry mixing or after wet mixing, etc.

56 7230756 72307

Erityisissä tapauksissa suositeltava käytettävä tekniikka riippuu kappaleiden C ja D luonteesta ja on kokemuskysymys. Betonin ja laastin ollessa kyseessä, on tärkeätä varmistaa suhteellisen tiivis lisätyn hiekan ja kiven pakkaus, jotta varmistetaan suhteellisen pienen välitilan täyttämistä keksinnön mukaisella tiiviillä sideainematriisilla. Kun lisätään hienoja kuituja, voidaan käyttää tavallista tekniikkaa, kuten täryttämistä/sekoittamista, hämmentämistä, ja sekoittamista vaivaamalla. Kun lisätään jatkuvia kuituja tai filamenttejä tai etukäteen järjestettyjä kuituja, kuten kuituverkkoja tai kudoksia, tunnetun tekniikan mukaisesti, voidaan saavuttaa arvokas kuitujen orientaatio tai kuitujen järjestely. Hyvin yleisesti voidaan käyttää samaa tekniikkaa lisäkappaleiden sisällyttämiseksi keksinnön mukaisen matriisin kuin tunnettuihinkin matriiseihin, mutta johtuen partikkelien välisten lukitsevien pintavoimien olennaisesta puuttumisesta on yleensä helpompaa saavuttaa tehokas sisällyttäminen.In specific cases, the recommended technique to use depends on the nature of paragraphs C and D and is a matter of experience. In the case of concrete and mortar, it is important to ensure a relatively tight packaging of the added sand and stone in order to ensure that a relatively small gap is filled with the dense binder matrix according to the invention. When fine fibers are added, conventional techniques such as vibration / mixing, stirring, and mixing by kneading can be used. By adding continuous fibers or filaments or pre-arranged fibers, such as fibrous webs or fabrics, according to the prior art, a valuable fiber orientation or fiber arrangement can be achieved. It is very common to use the same technique to incorporate additional bodies into the matrix of the invention as to known matrices, but due to the substantial lack of interparticle locking surface forces, it is generally easier to achieve effective incorporation.

6. Valuminen, samoin kuin kokoonpuristuminen voidaan saada aikaan edellä mainituilla alhaisilla jännityskentillä. Uuden-tyyppinen materiaali on sopiva kuljetettavaksi pumppaamalla johtuen vuotoilmiön olennaisesta puuttumisesta sekä massan viskoosiöesta luonteesta. Koska valumassa kuitenkin koostuu partikkelimaisesta aineesta, jossa ei käytännöllisesti katsoen esiinny mitään kiinnitysvoimia yksittäisten partikkelien välissä, voi täryttäminen ja erikoisesti korkeataajuinen täryttäminen voimakkaasti edesauttaa valamista, koska vierekkäisten partikkelien keskinäinen siirtyminen värähtelyn johdosta tuntuvasti helpottaa juoksemista.6. Drainage, as well as compression, can be achieved with the low stress fields mentioned above. The new-type material is suitable for transport by pumping due to the substantial absence of leakage and the viscous nature of the pulp. However, since the casting mass consists of a particulate material with virtually no bonding forces between the individual particles, vibration, and in particular high-frequency vibration, can greatly promote casting, since the mutual displacement of adjacent particles due to vibration greatly facilitates flow.

7. Keksinnön mukaisen materiaalin kovettuminen poikkeaa vähemmän tiiviisti pakattuihin matriiseihin perustuvien vastaavien artikkelien kovettumisesta kahdessa suhteessa:7. The curing of the material according to the invention differs less from the curing of the corresponding articles based on tightly packed matrices in two respects:

Ensinnäkin, koska rakenne on tiiviimmin pakattu, on kovettuminen nopeampaa (aikaisessa vaiheessa luja). Toiseksi voidaan kovettumiseen vaikuttaa suhteellisen suurella dispergoin- 57 72307 tiaineen määrällä, mikä on välttämätöntä tietyn rakenteen aikaansaamiseksi. Portland-sementti-silika-Mighty systeemeissä, saavutettiin nopea lujuus,mutta voitiin havaita kohtuullinen kovettumisen hidastus (4-8 tuntia). Kyseisissä Portland-sementti-silika-Mighty systeemeissä voitiin osoittaa, kuten oli ennustettavissa muodostuvasta kalsiumsilikaat-tihydraattirakenteesta, että erinomaisen hyvä laatu voitiin saavuttaa kovettamalla sekä noin 20°C:ssa, 80°C:ssa että 200°C:ssa (autoklaavi), mikä merkitsee sitä, että uusi matriisi on käyttökelpoinen sovinnaiselle alhaisessa lämpötilassa tapahtuvalle kovettamiselle, lämpökovettamiselle ja auto-klaavikäsittelylle. Lämpökovettaminen (joka normaalissa betonissa johtaa hieman huonompaan lujuuteen kuin kovettaminen alhaisessa lämpötilassa) on todennäköisesti lupaavin kovetta-mistekniikka esillä olevan keksinnön materiaalille.First, because the structure is more tightly packed, curing is faster (strong at an early stage). Second, curing can be affected by a relatively large amount of dispersant, which is necessary to achieve a particular structure. In Portland-cement-silica-Mighty systems, rapid strength was achieved, but a moderate retardation of curing (4-8 hours) could be observed. In these Portland Cement-Silica-Mighty systems, it could be shown, as predicted by the calcium silicate dihydrate structure formed, that excellent quality could be achieved by curing at about 20 ° C, 80 ° C and 200 ° C (autoclave), which means that the new matrix is useful for conventional low temperature curing, thermosetting and autoclaving. Thermal curing (which in normal concrete results in slightly worse strength than low temperature curing) is probably the most promising curing technique for the material of the present invention.

Kuten on edellä selostettu, prosessiin lisättävä nestetila-vuus on sopivimmin sellainen, että olennaisesti mitään nestettä ei karkaa massasta muotoilemisprosessin aikana, mikä johtaa useampiin etuihin verrattuna tunnettuihin menetelmiin, joissa nestettä, tyypillisesti vettä poistetaan massasta muotoilemisprosessin aikana, tyypillisesti jonkinlaisen suodatin-puristusoperaation kautta.As described above, the volume of liquid added to the process is preferably such that substantially no liquid escapes from the pulp during the molding process, resulting in several advantages over known methods in which liquid, typically water, is removed from the pulp during the molding process, typically by some sort of filter pressing operation.

Joskin keksinnön mukaisen prosessin voidaan sanoa käsittävän kokonaan uuden teknologian, voidaan sitä myöskin pitää jo olemassa olevan teknologian arvokkaana muunnelmana. Kun esimerkiksi valmistetaan kuitusementtituotteita magnaaniproses-sin mukaisesti, suoritetaan muotoileminen (laimennetusta se-mentti/kuitu/vesiliuoksesta) valssauksella, samanaikaisesti poistamalla vettä imemällä. Kun lisätään erittäin hienojakoisia partikkeleita sekä erittäin suuria määriä dispergoin-tiaineita esillä olevan keksinnön periaatteiden mukaisesti käsiteltävään massaan, voidaan näitä tunnettuja teknologioita muunnella niin, että tuotetaan, pursottamalla tai valssaa- 2 maila muotoilemispaineella 100 kg/cm asti, (vielä tiiviimpi) 58 72307 materiaali viskoosisesta/plastisesta massasta, jolla on jo lopullinen alhainen vesisisältö, niin että mitään vettä tai olennaisesti mitään vettä ei poisteta massasta muotoilemis-prosessin aikana, ja tämän johdosta mitään imujärjestelyä ei tarvita.Although the process of the invention can be said to comprise a completely new technology, it can also be considered a valuable variation of an existing technology. For example, when fiber cement products are made according to the magnesium process, shaping (from dilute cement / fiber / aqueous solution) is performed by rolling, while removing water by suction. By adding very fine particles as well as very large amounts of dispersants to the pulp to be treated according to the principles of the present invention, these known technologies can be modified to produce, extruded or rolled at a molding pressure of up to 100 kg / cm, (even denser) 58 72307 material a viscous / plastic mass that already has a final low water content so that no water or substantially no water is removed from the mass during the molding process, and as a result no suction arrangement is required.

Kuten edellä on osoitettu, voidaan lisäkappaleet D (kuten kappaleet C ja jossakin määrin kappaleet B) lisätä prosessin eri vaiheissa, ja nämä lisäkappaleet D ovat tyypiltään erilaisia, kuten on selostettu yksityiskohtaisesti edellisessä tekstissä, ainoan rajoituksen ollessa luonnollisesti se, että joitakin lisäkappaletyyppejä, kuten lujitustankoja tai lankoja esijännitetyssä betonissa voidaan sisällyttää ainoastaan valuvai-heessa eikä aikaisemmassa vaiheessa.As indicated above, the additional pieces D (such as pieces C and to some extent the pieces B) can be added at different stages of the process, and these additional pieces D are of different types, as described in detail above, with the only limitation being that some additional piece types such as reinforcing bars or yarns in prestressed concrete can only be included in the casting stage and not in the earlier stage.

Ainutlaatuisia parannettuja mahdollisuuksia upotetussa, erityisesti vedenalaisessa rakentamisessa käsittävät esillä olevan keksinnön tyyppisen sementtitahnan, laastin tai betonin kaataminen koossapysyvänä massana nesteeseen, erityisesti meriveteen satamaan tai järveen, jolloin annetaan massan syrjäyttää osan nesteestä sekä muotoutua koossapysyvänä massana.Unique improved possibilities in embedded, especially underwater construction include pouring a cement paste, mortar or concrete of the type of the present invention as a cohesive mass into a liquid, especially seawater in a port or lake, allowing the mass to displace part of the liquid and form as a cohesive mass.

Muita mahdollisuuksia käyttää viskoosisen tai plastisen massan erinomaisia muokattavuusominaisuuksia ovat artikkelien muokkaaminen suihkuttamalla, maalaamalla tai harjalla levittämällä kerroksien muodostamiseksi muille artikkeleille, tai artikkelin muodostaminen kerroksittain, massakerroksen injektoiminen tai levittäminen yksinkertaisesti käsin pinnalle sekä massan muotoileminen pinnan muodon mukaan. Keskipakovalu-tekniikka on toinen houkutteleva muotoilemismenetelmä joka on käytännöllinen esillä olevan keksinnön mukaisen prosessin yhteydessä.Other possibilities to use the excellent formability properties of a viscous or plastic mass include shaping the articles by spraying, painting or brushing to form layers on other articles, or forming the article in layers, simply injecting or applying the mass layer to the surface and shaping the mass according to the surface shape. The centrifugal casting technique is another attractive molding method that is practical in connection with the process of the present invention.

Samalla tavalla kuin mitä on selostettu kansainvälisessä patenttihakemuksessa n:o PCT/DK79/00047 voidaan esillä olevan keksinnön mukaisia artikkeleita edelleen alistaa kyllästymiselle niiden lujuuden kasvattamiseksi edelleen sekä niiden it 59 72307 ominaisuuksien parantamiseksi. Suositeltavat materiaalit ja menetelmät kyllästämisen suorittamiseksi ovat samat kuin mitä on selostettu kansainvälisessä patenttihakemuksessa n:o PCT/DK79/00047.In the same way as described in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, the articles of the present invention can be further subjected to impregnation in order to further increase their strength and to improve their properties. The preferred materials and methods for performing impregnation are the same as those described in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047.

Kun partikkelit A on pakattava tiiviisti esillä olevan keksinnön mukaisiin materiaaleihin, ovat ne sopivimmin kokoluokkaa 200 A - noin 0,5 yUm.When the particles A are to be tightly packed in the materials of the present invention, they are preferably in the order of 200 A to about 0.5 μm.

Kun esimerkeissä käytetyt partikkelit A olivat Si02~partikke-leita, jotka oli muodostettu höyryfaasista (piimetallin valmistuksen yhteydessä sähköuunissa), voidaan myöskin käyttää muita erittäin hienoja Si02:ta sisältäviä partikkeleita, erityisesti kansainvälisessä patenttihakemuksessa n:o PCT/DK79/ 00047 mainittuja partikkeleita. Kuitenkin ovat esillä olevan keksinnön yhteydessä kasvattamalla höyryfaasista muodostuneet partikkelit suositeltavia.When the particles A used in the examples were SiO 2 particles formed from the vapor phase (in the production of silicon metal in an electric furnace), other very fine particles containing SiO 2 can also be used, especially those mentioned in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047. However, in the context of the present invention, particles formed by growing the vapor phase are preferred.

Valaminen pintojen viereen tai väliinCasting next to or between surfaces

Betonin, laastin ja vastaavien materiaalien uusi sovellutus on tullut mahdolliseksi esillä olevan keksinnön sekä kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 mukaisilla erittäin lujilla, huoneen lämpötilassa muovattavilla materiaaleilla, nimittäin artikkelien varustaminen ulkopuolisella kuorella sekä sisäosalla, joka on kokonaan tai osittain täytetty esillä olevan keksinnön ja kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 mukaisilla lujilla materiaaleilla (betoni, laasti, tahna jne., lujitettu tai lujittamaton).A new application of concrete, mortar and similar materials has become possible with the high-strength, room-temperature-moldable materials according to the present invention and International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, namely providing the articles with an outer shell and an inner part completely or partially filled with with reinforcing materials (concrete, mortar, paste, etc., reinforced or unreinforced) according to the invention and International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047.

Tämä tekee mahdolliseksi artikkelien toivottujen erityisten pintaominaisuuksien (kemialliset, optiset, termiset, mekaaniset, magneettiset jne.) yhdistäminen hyviin yleisiin ominaisuuksiin (erityisesti korkeaan mekaaniseen lujuuteen ja 60 72307 jäykkyyteen) sekä yksinkertaiseen valmistustekniikkaan (erillinen kuoren valmistaminen ja jälkeenpäin tapahtuva juokseva betonin, laastin tai tahnan lisääminen). Tämä muodostaa esillä olevan keksinnön erityisen kohteen.This makes it possible to combine the desired special surface properties of articles (chemical, optical, thermal, mechanical, magnetic, etc.) with good general properties (especially high mechanical strength and 60 72307 rigidity) and a simple manufacturing technique (separate shell making and subsequent pouring of concrete or mortar). propagation). This constitutes a particular object of the present invention.

On olemassa lukuisia etuja ja potentiaalisia etuja erillisten onttojen kuorien valmistamisen yhteydessä, jotka kuoret kokonaan tai osittain täytetään esillä olevan keksinnön sekä kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 mukaisilla materiaaleilla: 1. Artikkelien pintojen (kuorien) valmistaminen voi tapahtua riippumatta sisäisen, kuormaa vastaanottavan lujitetun sydämen valmistuksesta, ts. ympäristöissä (lämpötilan, paineen, ulkopuolisten tekijöiden jne. suhteen), jotka eivät ole rajoitettuja sisäpuolisen sydämen asettamilla vaatimuksilla (muovin pursottaminen,lasin tai keraamisten kuorien valmistus jne.).There are numerous advantages and potential advantages in the production of individual hollow shells, which shells are completely or partially filled with materials according to the present invention and International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047: 1. The surfaces of the articles (shells) can be made independently of the internal, load the manufacture of the receiving reinforced core, i.e. in environments (in terms of temperature, pressure, external factors, etc.) which are not limited by the requirements of the inner core (extrusion of plastic, manufacture of glass or ceramic shells, etc.).

2. Voidaan valmistaa hyvin suuria ohutseinäisiä kappaleita, joissa on monoliittinen lujitettu kuormaa vastaanottava sydän. On esimerkiksi mahdollista valmistaa pitkiä putkenpituuk-sia niin, että putken seinämässä on luja vahvistettu sydän (esimerkiksi merenpohjaa pitkin asennettavissa linjoissa, joissa ontoilla muovia tai muuta ainetta olevilla seinämillä varustettuja putkia asetetaan oikein, täytetään välitilat kivellä ja vahvistuksella, sen jälkeen täytetään putket tahnalla tai laastilla kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 tai esillä olevan keksinnön mukaan injektoimalla) .2. Very large thin-walled pieces with a monolithic reinforced load-bearing core can be made. For example, it is possible to make long pipe lengths with a strong reinforced core in the pipe wall (for example, in lines installed along the seabed where pipes with hollow plastic or other material walls are placed correctly, the spaces are filled with stone and reinforcement, then the pipes are filled with paste or mortar). International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047 or by injection according to the present invention).

Muita kappaleita, joita voidaan valmistaa tällä tavalla, ovat alusten rungot, suuret rakennusosat, tunnelien vuoraukset ja sentapaiset.Other pieces that can be made in this way include ship hulls, large building components, tunnel liners, and the like.

3. Muovaustyö on yksinkertaisempaa kuin rakenteissa, joissa kuormaa vastaanottava lujitettu betoni tai laasti ensin valmistetaan erityismuotissa ja sen jälkeen varustetaan pintaa3. Forming work is simpler than in structures where the load-bearing reinforced concrete or mortar is first made in a special mold and then provided with a surface

IIII

72307 61 materiaalilla. Esillä olevan keksinnön tämän aspektin periaatteiden mukaisesti pintapäällykset toimivat suojina.72307 with 61 materials. In accordance with the principles of this aspect of the present invention, the surface coatings act as guards.

Rakenteen muodostuminenStructure formation

Portland-sementtiperustaisten DSP-matriisien kovettumis- kutistuma__Curing shrinkage of Portland cement-based DSP matrices__

Kovettuessaan sementtiperustaisen DSP-materiaalin tilavuus pienenee, kuten tavallisen sementtiseoksen. Tilavuuden pieneneminen on huomattavasti suurempi uudella sideaineella, 2 %, kun se tavanomaisella sementtiseoksella on 0,5-1 %.As it cures, the volume of the cement-based DSP material decreases, as in a conventional cement mix. The volume reduction is considerably greater with the new binder, 2%, when it is 0.5-1% with a conventional cement mix.

Tämä kutistuminen saattaa aiheuttaa ei-haluttuja halkeamisia ja muodonmuutoksia.This shrinkage may cause unwanted cracks and deformations.

Tilavuuden pieneneminen johtuu siitä, että vettä kuluu kemiallisen rakenteen syntyessä ja että syntyneillä reaktiotuotteilla on pienempi tilavuus kuin niillä komponenteilla, joista ne syntyvät. Tämä aiheuttaa sisäisiä ontelolta ja täten sisäisiä nestemeniskejä, mikä aiheuttaa vetojännityksiä nestefaasiin, jotka puristavat jauhemassaa kokoon. Mitä hienompaa jauhemateriaali on, sitä suurempia ovat meniskeistä johtuvat vetojännitykset ja täten supistusvoimat. Käytettäessä jauhetta, joka on 50-100 kertaa hienompaa kuin sementti, supistusvoimat ovat tästä syystä huomattavasti suuremmat kuin tavanomaisessa sementtiseoksessa.The decrease in volume is due to the fact that water is consumed when the chemical structure is formed and that the reaction products formed have a smaller volume than the components from which they are formed. This causes internal cavities from the cavity and thus internal liquid shocks, which causes tensile stresses in the liquid phase which compress the powder mass. The finer the powder material, the higher the tensile stresses due to the meniscus and thus the contractile forces. When a powder which is 50-100 times finer than cement is used, the shrinkage forces are therefore considerably higher than in a conventional cement mix.

Tämä on tunnettua esimerkiksi maan kuivattamisesta, jolloin hienon saven tilavuus pienenee selvästi, kun taas karkean hiekan tilavuus ei mainittavasti muutu. Tilavuuden pieneneminen on myös suuressa määrin riippuvainen kovettumisessa syntyvistä hydrataatiotuotteista, esimerkiksi kalsiumsili-kaattihydraatista, etenkin niiden kyvystä synnyttää sisäistä kutistumisjännitystä, kun vähemmän lujasti sitoutunutta vettä siirtyy käytettäväksi muualla hydrataatioprosessissa.This is known, for example, from the drying of the soil, whereby the volume of the fine clay decreases markedly, while the volume of the coarse sand does not change significantly. The reduction in volume is also highly dependent on the hydration products formed during curing, for example calcium silicate hydrate, in particular their ability to generate internal shrinkage stress as less tightly bound water is transferred for use elsewhere in the hydration process.

Voidaan käyttää tai suunnitella erilaisia varokeinoja sideaineen tilavuuskutistuman vähentämiseksi tai poistamiseksi, 62 7 2 3 0 7 yhdistelmämateriaalin tilavuuskutistuman vähentämiseksi ja/tai sideaineen tilavuuskutistumasta johtuvien mahdollisten haittavaikutusten, etenkin halkeilun vähentämiseksi tai poistamiseksi.Various precautions may be used or designed to reduce or eliminate the volume shrinkage of the binder, to reduce the volume shrinkage of the composite material, and / or to reduce or eliminate potential adverse effects due to the volume shrinkage of the binder, especially cracking.

1) Nesteen ja kaasun ja/tai nesteen ja kiinteän aineen rajapinnan jännityksen muuttaminen kaasu-nestepintajännityksen vähentämiseksi ja/tai kontaktikulman suurentaminen kutistu-misvoimien pienentämiseksi. Tämä voidaan saada aikaan lisäämällä pinta-aktiivisia aineita tai muuttamalla (korottamalla) lämpötilaa.1) Changing the stress of the liquid-gas and / or liquid-solid interface to reduce the gas-liquid surface tension and / or increasing the contact angle to reduce the shrinkage forces. This can be accomplished by adding surfactants or by changing (raising) the temperature.

2. Lisätään nestettä kompensoimaan kemialliseen reaktioon kulunutta nestettä. Nestettä lisätään ulkopuolelta kappaleen pintaan tai sisäpuolelta kanavien kautta ulkopuolisesta lähteestä tai sisäpuolisista lähteistä, joissa nestettä voi olla läsnä nestemäisenä (esim. huokoisessa hiekassa tai kivirakeissa tai kuiduissa) tai kiinteässä muodossa (esim. jäänä, joka myöhemmin sulaa) tai kemiallisesti sitoutuneena (niin että neste esimerkiksi vapautuu kemiallisesta tai termisestä vaikutuksesta).2. Add liquid to compensate for the liquid consumed in the chemical reaction. The liquid is added from the outside to the surface of the body or from the inside through channels from an external source or internal sources where the liquid may be present in liquid (e.g. porous sand or rock granules or fibers) or solid form (e.g. ice that subsequently melts) or chemically bound (so that the liquid for example released by chemical or thermal action).

3) Huokosnesteen tilavuutta muutetaan (lisätään) ja täten kompensoidaan nesteen kemiallinen kuluminen, esimerkiksi lämmittämällä. (Normaalisti nesteiden termiset tilavuuden muutokset ovat huomattavasti suurempia kuin kiinteiden aineiden) .3) The volume of the pore liquid is changed (increased) and thus the chemical wear of the liquid is compensated, for example by heating. (Normally, the thermal volume changes of liquids are considerably greater than those of solids).

4) Yhdistelmämateriaalin tilavuuden kutistumista vähennetään •käyttämällä jäykkien karkeiden partikkelien - tyypillisesti hiekan ja kiven - tiivistä pakkaamista. Täten laastin ja betonin tilavuuden kutistuminen pienenee tyypillisesti 1/10-osaan verrattuna puhtaaseen tahnaan.4) The volume shrinkage of the composite material is reduced by • using compact packaging of rigid coarse particles - typically sand and rock. Thus, the shrinkage of the mortar and concrete volume is typically reduced by 1/10 compared to pure paste.

5) Sisäisten halkeamien syntymistä vaikeutetaan a) lisäämällä halkeamien avautumiseen tarvittavaa energiaa, 63 7 2 3 0 7 esimerkiksi käyttämällä teräväsärmäistä hiekka- ja kivimateriaalia ja/tai kuituja ja muita lujiteaineita (keksijä on menestyksellisesti käyttänyt hienoja wollastoniitti-kuituja, erilaisia lasikuituja, teräskuituja ja muovikuitu-ja) , b) lisäämällä yhdistelmämateriaalin jäykkyyttä, esimerkiksi käyttämällä hiekan ja kiven tiivistä pakkaamista.5) Internal cracks are made more difficult by a) increasing the energy required to open the cracks, 63 7 2 3 0 7 for example by using sharp-edged sand and stone material and / or fibers and other reinforcements (the inventor has successfully used fine wollastonite fibers, various glass fibers, various glass fibers, -and), b) by increasing the stiffness of the composite material, for example by using tight packing of sand and stone.

(Näiden molempien toimenpiteiden tausta on löydettävissä halkeamismekaniikasta, koska lineaarisen elastisen halkeamis-mekaniikan mukaan repeämisjännitys on verrannollinen halkea-misenergian neliöjuureen kerrottuna kimmomoduuli11a.) c) lisäämällä kappaleita, jotka kokonsa, muotonsa tai pin-tarakenteensa johdosta voisivat toimia sisäisinä halkeamisen käynnistäjinä ja jo syntyneiden halkeamien ohjaajina, kuten on asianlaita esimerkiksi suurilla kappaleilla, joissa on teräviä ulkonevia kulmia ja sileitä pintoja.(The background of both of these measures can be found in the cracking mechanics, because according to the linear elastic cracking mechanics, the tensile stress is proportional to the square root of the cracking energy multiplied by the modulus of elasticity.) C) adding pieces as guides, as is the case, for example, with large pieces with sharp protruding corners and smooth surfaces.

6. Vältetään, että muotokappale kovettumisen aikana joutuu vahingoittaville vetojännityksille alttiiksi. Tämä voidaan esimerkiksi saada aikaan kovettamalla puristusjännityksen alaisena ja/tai varmistamalla kappaleen yhdenmukainen kutistuminen esimerkiksi tarkoituksenmukaisella muotin rakenteella (mukaanluettuna kumia ja sentapaista ainetta olevien taipuis-ten muottien käyttö).6. Avoid exposing the shaped body to damaging tensile stresses during curing. This can be achieved, for example, by curing under compressive stress and / or ensuring uniform shrinkage of the body, for example by an appropriate mold structure (including the use of flexible molds of rubber and the like).

7. Saamalla aikaan tilavuus-stabiilimpi hydrataatiotuotteen kemiallinen rakenne, esimerkiksi lisäämällä enemmän kalsiumia sisältäviä erittäin hienoja partikkeleita, kuten kalsium-karbonaattipartikkeleja, siten kuin on selostettu seuraavas-sa jaksossa "Erittäin hienojen partikkelien käyttö DSP-mate-riaalien kemiallisen rakenteen parantamiseen".7. By providing a more volume-stable chemical structure of the hydration product, for example by adding more calcium-containing very fine particles, such as calcium carbonate particles, as described in the following section "Use of very fine particles to improve the chemical structure of DSP materials".

8. Kovettamalla lämmössä (kovettaminen matalapaineisella höyryllä tai autoklaavikäsittely).8. Curing by heat (low pressure steam curing or autoclaving).

64 7 2 3 0 7 9. Käyttämällä komponentteja, jotka kuluttavat vähemmän vettä hydrataatioprosessissa, esimerkiksi käyttämällä sementtejä, joissa on normaalia pienempi C3A-pitoisuus.64 7 2 3 0 7 9. By using components that consume less water in the hydration process, for example by using cements with a lower than normal C3A content.

10. Käyttämällä paisunta-aineita, kuten alumiinijauhetta, jotka kompensoivat kutistumista paisuntatapahtumalla yhtä aikaa kutistumisen kanssa. Voidaan myös käyttää muita tyypillisiä sementin paisunta-aineita.10. Using blowing agents, such as aluminum powder, to compensate for the shrinkage by the expansion event simultaneously with the shrinkage. Other typical cementitious blowing agents may also be used.

Erittäin hienojen partikkelien käyttö DSP-materiaalien kemiallisen rakenteen parantamiseen_ DSP-materiaalien erikoisen edullinen muoto käsittää partikkeleja B ja A, jolloin rakenteen muodostuminen tapahtuu osittaisella liukenemisella nesteeseen ja saostumisella, partikkelien B ollessa enemmän reagoivia. Tyypillisesti partikkelit B ovat Portland-sementtiä (d ~ 5 ^,um) ja partikkelit A pii-dioksidipölyä (d 0,1 ^,um) .Use of very fine particles to improve the chemical structure of DSP materials A particularly preferred form of DSP materials comprises particles B and A, where the formation of the structure takes place by partial dissolution in liquid and precipitation, with particles B being more reactive. Typically, particles B are Portland cement (d 5 5 μm) and particles A are silica dust (d 0.1 μm).

Tiivis DSP-rakenne on esitetty kuvassa 1.The compact DSP structure is shown in Figure 1.

Rakenteen muodostuessa, syntyy uusi rakenne, joka liimaa yhteen alkuperäisten partikkelien jäljelle jäävän osan (todennäköisesti suuremman osan), mikä aiheuttaa koossa pysyvän rakenteen.As the structure is formed, a new structure is created that glues together the remaining portion (probably the larger portion) of the original particles, resulting in a structure that remains permanent throughout.

On toivottavaa hallita rakenteen muodostumista sekä kolloi-daalitasolla (siis miten liimaava aine jakaantuu partikkelien A tilaan, joko yhdenmukaisesti tai keskitettynä partikkelien B läheisyyteen) että atoimitasolla (siis miten kemiallinen rakenne on rakentunut).It is desirable to control structure formation both at the colloidal level (i.e., how the adhesive is distributed in the state of the particles A, either uniformly or centered in the vicinity of the particles B) and at the action level (i.e., how the chemical structure is constructed).

Esimerkkinä saattaa olla mielenkiintoista tarkastella Portland-sementin ja piidioksidipölyn järjestelmää (jossa keskimääräiset partikkelien koot tyypillisesti ovat 5 yum ja 0,1 yum), joka on järjestetty DSP-materiaalien periaatteiden mukaisesti (kts. kuva 1).As an example, it may be interesting to consider a Portland cement and silica dust system (where average particle sizes are typically 5 μm and 0.1 μm) arranged according to the principles of DSP materials (see Figure 1).

li 65 72307li 65 72307

Kiinteä rakenne perustuu yhdistettyyn sementti-vesi-reak-tioon ja sementti-piidioksidi-reaktioon, jossa 1) piidioksidipölystä peräisin oleva aine muodostaa suuremmassa tai pienemmässä määrässä (liukenemisella ja reaktiolla) osan syntynyttä kiinteätä kalsiumsilikaattihydraat-tirakennetta.The solid structure is based on a combined cement-water reaction and a cement-silica reaction in which 1) the substance derived from silica dust forms, to a greater or lesser extent (by dissolution and reaction), part of the resulting solid calcium silicate hydrate structure.

2) Kalsiumsilikaattihydraatin jakaantumisen jäljellä olevien kiinteiden partikkelien välisessä tilassa ei uskota olevan yhdenmukaista, tyypillisesti siinä on suurempi kon-sentraatio lähellä sementtipartikkelien pintaa (sementin ollessa tyypillisesti "rakenteellisen materiaalin" päätuottaja) . Täten on todennäköistä, että tietyissä tilavuuksissa sementtipartikkelien välisissä tiloissa on liian vähän kalsiumsilikaattihydraattia ja tästä syystä ne estyvät liimaamasta jäljellä olevat piidioksidipartikkelit hyvin tiiviiksi rakenteeksi.2) The distribution of calcium silicate hydrate between the remaining solid particles is not believed to be uniform, typically having a higher concentration near the surface of the cement particles (where cement is typically the main producer of "structural material"). Thus, it is likely that in certain volumes there is too little calcium silicate hydrate in the spaces between the cement particles and therefore they are prevented from gluing the remaining silica particles into a very dense structure.

3) On myös todennäköistä, että elementtien jakaantuminen kemialliseen rakenteeseen on epätasaista, tyypillisesti suuremmalla kalsiumin konsentraatiolla sementtipartikkelien pinnan läheisyydessä ja ylimäärällä piitä piidioksidipölyn täyttämässä tilassa olevassa kalsiumsilikaattihydraatissa.3) It is also likely that the distribution of elements in the chemical structure is uneven, typically with a higher concentration of calcium near the surface of the cement particles and an excess of silicon in the calcium silicate hydrate in the state filled with silica dust.

On toivottavaa säätää rakennetta ja rakenteen muodostumista yksityiskohtaisesti, mikä tarkoittaa piidioksidipartikkelien välitiloissa muodostuvan rakenteen määrän lisäämistä, myös suuremmalla etäisyydellä sementin pinnasta ja korkeata kalsiumin säätöastetta syntyneeseen kalsiumsilikaattihydraattiin nähden. Keksinnön mukaan puuttuvat elementit (tai muut halutut elementit) lisätään hienoihin partikkeleihin, tyypillisesti muina hienoina partikkeleina.It is desirable to control the structure and structure formation in detail, which means increasing the amount of structure formed in the interstices of the silica particles, even at a greater distance from the cement surface and a high degree of calcium control relative to the calcium silicate hydrate formed. According to the invention, the missing elements (or other desired elements) are added to the fine particles, typically other fine particles.

Luonnollinen toimenpide probleeman ratkaisemiseksi olisi näin ollen erittäin hienon Portland-sementin lisääminen hienoon piidioksidiin, ts. 20-80 %:n piidioksidista korvaaminen 66 72307 erittäin hienolla sementillä, joka on tyypillisesti 2-10 kertaa hienompaa kuin Portland-sementti tai jopa enemmän.A natural measure to solve the problem would therefore be to add very fine Portland cement to the fine silica, i.e. to replace 20-80% of the silica with 66 72307 very fine cement, which is typically 2-10 times finer than Portland cement or even more.

Tämä toimenpide vähentää huomattavasti piidioksidipölyn täyttämien mikrotilavuuksien suuruutta, tyypillisesti kertoimella 2-10 tai jopa enemmän.This operation significantly reduces the amount of microvolumes filled with silica dust, typically by a factor of 2-10 or even more.

Tällä menettelyllä on kuitenkin kaksi epäkohtaa 1) erittäin hieno reaktiivinen sementti voi aiheuttaa tuo-tantovaikeuksia liian nopean kemiallisen reaktion johdosta (jähmettymisvaikutus). (Tämä vaikutus ei ole kuitenkaan aina ei-toivottu, koska sitä voidaan käyttää säädettyyn nopeaan sitomiseen, mikä on erittäin toivottavaa).However, this procedure has two drawbacks: 1) very fine reactive cement can cause production difficulties due to too rapid a chemical reaction (solidification effect). (However, this effect is not always undesirable because it can be used for the prescribed rapid binding, which is highly desirable).

2) Erittäin hienot reaktiiviset partikkelit saattavat liueta täydellisesti sillä seurauksella, että ne eivät osallistu toivottuun ihanteelliseen, partikkeleihin perustuvaan rakenteeseen .2) Very fine reactive particles may dissolve completely as a result of not contributing to the desired ideal particle-based structure.

Keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan käytetään erittäin hienoja partikkeleita A kalsiumlähteenä, joka on paljon vähemmän reaktiivinen muoto kuin sementti, esimerkiksi käyttämällä kolloidaalista kalsiumkarbonaattia (partikkelien koko tyypillisesti alle 0,5 ^um) Portland-sementti-piidioksidijärjestelmässä. Kalsiumkarbonaattia pidetään normaalisti hyvin vähän veteen liukenevana ja se on hitaasti liukeneva käytettynä suurempina rakeina, mutta johtuen suuresta ominaispinta-alasta (tyypillisesti 10-1000 m /g) liukoisuus ja liukene-misnopeus suurenevat, minkä johdosta on mahdollista yhdistää toivomus säilyttää partikkelit muutamien ensimmäisten tuntien kuluessa veden kanssa sekoittamisen jälkeen (osittain säädettynä pinta-aktiivisilla aineilla) ja toivomus kohtalaisesta reaktiokyvystä veden ja lähellä olevien S1O2-partikkelien kanssa kovettumisen aikana.According to one embodiment of the invention, very fine particles A are used as a source of calcium, which is a much less reactive form than cement, for example by using colloidal calcium carbonate (particle size typically less than 0.5 μm) in a Portland cement-silica system. Calcium carbonate is normally considered to be very sparingly soluble in water and is slowly soluble when the larger granules are used, but due to the large specific surface area (typically 10-1000 m / g) the solubility and dissolution rate increase, making it possible to combine the desire to retain particles within the first few hours. after mixing with water (partially controlled by surfactants) and the desire for moderate reactivity with water and nearby S1O2 particles during curing.

Järjestelmän käyttäytymistä voidaan parantaa/optimoida useilla toimenpiteillä: 67 72307 1) Geometrisellä tasapainolla, siis järjestämällä erittäin pieniä Ca (C03) 2-partikkeleita (d ^ 0,01 ^um) piidioksidi-partikkelien välisiin tiloihin.The behavior of the system can be improved / optimized by several measures: 67 72307 1) By geometric equilibrium, i.e. by arranging very small Ca (CO 3) 2 particles (d ^ 0.01 μm) in the spaces between the silica particles.

2) Käyttämällä erittäin pieniä Ca(CC>3)2~partikkeleita ja täten lisäämällä Ca(CC>3)2:n liukoisuutta (hienojen partikkelien termodynamiikan mukaisesti). Tämän vaikutuksen hyöty edellyttää partikkeleja, jotka tyypillisesti ovat alle 100 A (läpimitta), sopivimmin alle 20 A, esimerkiksi pienempiä kuin partikkelit A.2) Using very small Ca (CC> 3) 2 ~ particles and thus increasing the solubility of Ca (CC> 3) 2 (according to the thermodynamics of fine particles). The benefit of this effect requires particles that are typically less than 100 Å (diameter), preferably less than 20 Å, for example smaller than particles A.

3) Käyttämällä keinoja liukoisuuden muuttamiseksi (korotettua tai alennettua lämpötilaa) tai muuttamalla nesteen kemiallista koostumusta, esimerkiksi C02:n vesiliuos lisää voimakkaasti Ca(C03)2:n liukoisuutta.3) By using means to change the solubility (elevated or reduced temperature) or by changing the chemical composition of the liquid, for example, an aqueous solution of CO 2 greatly increases the solubility of Ca (CO 3) 2.

Näin ollen keksinnön eräs sovellutusmuoto käsittää kalsium-karbonaattipartikkeleja, joiden koko on noin 50 A - 0,5 ^,um, sisällyttämisen partikkelien A joukkoon. Kalsiumkarbonaat-tipartikkelien ja piidioksidipölyn suhde voi vaihdella laajoissa rajoissa, kuten 1/99 ja 99/1 välillä.Thus, one embodiment of the invention comprises incorporating calcium carbonate particles having a size of about 50 Å to 0.5 μm into the A particles. The ratio of calcium carbonate droplet particles to silica dust can vary within wide limits, such as between 1/99 and 99/1.

Sovellutuksiaapplications

Johtuen erittäin suuresta tiiviydestään ja mekaanisesta lujuudestaan tämän keksinnön mukaan aikaansaatu materiaali on käyttökelpoinen erittäin moneen artikkeliin, joista esimerkkinä voidaan mainita ohutseinäinen tasomainen tai aallo-tettu levy tai paneeli, kuten levyt tai paneelit, jotka ovat samanmuotoiset kuin tunnetut asbestisementtituotteet; putki; johto; tulenkestävä vuoraus (esimerkiksi sovellettuna kokonaisena vuorauksena) tai tulenkestävän vuorauksen komponentti (kuten tulenkestävän vuorauksen rakennuskivenä); suoja-päällyste (esimerkiksi muiden materiaalien suojaamiseksi kemialliselta vaikutukselta, kuten teräkseen, esimerkiksi teräsputkiin tai -johtoihin tai tavanomaisiin betonituotteisiin sovitettu halpa suojapäällyste, betonituotteiden saarni- 68 72307 seksi, joissa on jalo pinta, joka on luja, kulutusta kestävä ja toimii eristyksenä ympäristöstä tulevaa vaikutusta vastaan, muurausten, jalkakäytävien ja teiden suojapäällysteet, käyttäen hyväksi uuden materiaalin samoja hyviä ominaisuuksia, ja kattotiilien tai -laattojen tai säiliöiden suoja-päällysteet, kattomateriaalit, kuten kattotiili- tai laatta; sähköeristysosa; ydinsäteilysuojus suojaamaan ydinsäteilyl-tä (radioaktiivisuuteen perustuvissa reaktorirakenteissa jns.); syvässä vedessä käytettävä merenpohjarakenne; koneosa; veistos; säiliö; in situ-valettu öljylähteen seinä; tai kantava elementti rakennustekniikassa, käyttäen hyväksi materiaalin erittäin hyviä lujuusominaisuuksia ja sen vastustuskykyä ilmastollista vaikutusta vastaan, kuten palkki, kuori tai pylväs, tyypillisesti teräsbetonina, etenkin esijännitettynä betonina.Due to their very high tightness and mechanical strength, the material provided by this invention is useful in a wide variety of articles, such as thin-walled planar or corrugated sheet or panel, such as sheets or panels similar in shape to known asbestos cement products; tube; management; a refractory liner (e.g., applied as a complete liner) or a component of a refractory liner (such as a building block for a refractory liner); protective coating (for example, to protect other materials from chemical action, such as cheap protective coating applied to steel, for example steel pipes or wires or conventional concrete products, ash for concrete products with a noble surface which is strong, durable and insulates against the environment) protective coatings for masonry, pavements and roads, taking advantage of the same good properties of the new material, and protective coatings for roof tiles or slabs or tanks, roofing materials such as roof tiles or slabs, electrical insulation; deep-seabed structure, machine part, sculpture, tank, in-situ cast oil well wall, or load-bearing element in construction technology, taking advantage of the material's very good strength properties and its resistance to climatic effects, beam, shell or column, typically as reinforced concrete, especially prestressed concrete.

Syvässä vedessä käytettävissä merenpohjarakenteissa, esimerkiksi suuria hydrostaattisia paineita kestävissä pallomaisissa säiliöissä tarvitaan suuren lujuuden, hyvän kestokyvyn ja pienen läpäisevyyden omaavaa betonia.Deep-water seabed structures, such as spherical tanks that can withstand high hydrostatic pressures, require concrete with high strength, good durability, and low permeability.

Julkaisussa "Polymers in concrete", ACI Publication SP-40-1973, P 118-48, selostetaan mallikokeita pienillä 16 tuuman läpimittaisilla pallomaisilla rungoilla, jotka on tehty korkealaatuisesta polymeeri-kyllästetystä betonista syvässä vedessä käytettäviksi. Täydellinen kyllästäminen saatiin aikaan monimutkaisella kuivaus-tyhjökaasutus-painemenetel-mällä, joka käytännössä on rajoitettu pieniin säiliöihin."Polymers in concrete", ACI Publication SP-40-1973, P 118-48, describes model experiments with small 16-inch diameter spherical bodies made of high quality polymer-impregnated concrete for use in deep water. Complete impregnation was achieved by a complex drying-vacuum gasification-pressure method, which is practically limited to small tanks.

Tämän keksinnön mukaisilla materiaaleilla ja menetelmillä on nyt mahdollista valmistaa tällaisia rakenteita suuressa-mittakaavassa (halkaisija monta metriä) samantapaisella korkealaatuisella materiaalilla käyttäen yksinkertaista valmistustekniikkaa.With the materials and methods of this invention, it is now possible to fabricate such structures on a large scale (many meters in diameter) with a similar high quality material using a simple fabrication technique.

Edellä on jo esitetty·muutamia esimerkkejä DSP-materiaalien sovellutuksesta. Muita esimerkkejä ovat seuraavat rakenteet, joita voidaan valmistaa valamalla kahta pintaa vasten tai niiden väliin: 69 72307· A few examples of the application of DSP materials have already been presented above. Other examples are the following structures that can be made by casting against or between two surfaces: 69 72307

Suuria sähköeristimiä tehdään tänään lasista tai keraamisista aineista, etenkin näiden aineiden erinomaisen eristys-kyvyn takia. On erikoisen tärkeätä ehkäistä virtoja pintakerroksia pitkin ja niissä. Lisäksi suuret eristimet tarvitsevat suuren mekaanisen lujuuden ja hyvän kyvyn absorboida mekaanista energiaa. Tämä on vaikeata saada aikaan haurailla aineilla, kuten lasilla ja keraamisilla aineilla, joille on vaikeata antaa "sitkeyttä" lujitteilla (johtuen siitä, että ne muodostetaan juoksevista massoista korkeassa lämpötilassa ja ne jähmettyvät melko suurin tilavuuden muutoksin). Tämän keksinnön mukaisesti tällaisissa suurissa sähköeris-timissä voidaan kuitenkin saada aikaan suuri mekaaninen lujuus ja hyvä kyky absorboida mekaanista energiaa valmistamalla suuria onttoja vaippoja tai kuoria lasista tai keraamisesta aineesta, joita sitten vahvistetaan lujitetulla korkealaatuisella DSP-betonilla, -laastilla tai -tahnalla, joka on valmistettu valamalla pehmeätä massaa (injektointi jne.); lujite voidaan ennakolta sijoittaa vaipan tai kuoren sisään (suuria terästankoja jne.) tai lujite voi olla valu-massan osana (esim. kuitusilppu).Large electrical insulators today are made of glass or ceramic materials, especially because of the excellent insulating properties of these materials. It is especially important to prevent currents along and in the surface layers. In addition, large insulators need high mechanical strength and a good ability to absorb mechanical energy. This is difficult to achieve with brittle materials such as glass and ceramics, which are difficult to impart "toughness" with reinforcements (due to the fact that they are formed from flowable masses at high temperatures and solidify with fairly large changes in volume). However, according to the present invention, such large electrical insulators can provide high mechanical strength and good ability to absorb mechanical energy by making large hollow sheaths or shells from glass or ceramic, which are then reinforced with reinforced high quality DSP concrete, mortar or paste made by casting a soft mass (injection, etc.); the reinforcement may be pre-placed inside the jacket or shell (large steel bars, etc.) or the reinforcement may be part of the casting mass (e.g. fiber shredding).

On odotettavissa, että tämä tulee mahdollistamaan suurten eristimien halvemman valmistamisen yhtä suurina kuin niitä valmistetaan tänään ja tähän asti tunnettuja paljon suurempien eristimien valmistamisen.It is to be expected that this will make it possible to produce large insulators at a lower cost than those manufactured today and to produce much larger insulators than hitherto known.

Huonekaluja, hyllyjä, ovia jne., joissa johtuen ulkonäköä, kädelle tuntoa, puhdistettavuutta, kemiallista kestävyyttä jne. koskevista vaatimuksista tarvitaan erikoisia pintaominaisuuksia yhdistettyinä hyviin mekaanisiin massaominai-suuksiin (lujuus, sitkeys), voidaan valmistaa ontoista muovi-, metalli- ja sentapaisista osista (valmistettu esimerkiksi suulakepuristuksella), jotka täytetään lujitetulla DSP-side-aineella kaatamalla, injektoimalla jne.Furniture, shelves, doors, etc., which, due to the requirements of appearance, hand feel, cleanability, chemical resistance, etc., require special surface properties combined with good mechanical properties (strength, toughness), can be made of hollow plastic, metal and similar parts ( made, for example, by extrusion), which are filled with a reinforced DSP binder by pouring, injecting, etc.

Kassakaappeja ja muita lujia säiliöitä voidaan valmistaa täyttämällä ovien ja seinien ontelot DSP-materiaalilla valaen peh- 70 72307 meätä massaa (injektointi jne.); kaikki sisäinen lujite ja kovat komponentit (esim. bauksiittikivi) tai osa siitä voidaan sijoittaa ennakolta paikoilleen.Safes and other strong containers can be made by filling the cavities of doors and walls with DSP material, pouring soft 70 72307 honey mass (injection, etc.); all or part of the internal reinforcement and hard components (e.g., bauxite rock) may be pre-positioned.

Radioaktiivista jätettä varten tarkoitetut säiliöt, joissa radioaktiivinen jäte valetaan edellä mainittuihin lujiin materiaaleihin injektoimalla DSP-materiaalia olevaa tahnaa tai laastia säiliötilaan, johon kaikki lujite tai osa siitä, kiinteässä muodossa oleva radioaktiivinen jäte ja erilaiset jäykkyyttä parantavia elimiä (esimerkiksi bauksiittikiveä) on sijoitettu etukäteen.Tanks for radioactive waste in which radioactive waste is poured into the above-mentioned high-strength materials by injecting paste or mortar of DSP material into a tank space in which all or part of the reinforcement, solid radioactive waste and various stiffening agents (e.g. bauxite rock) are placed in front.

Hyvin suuret veistokset, joissa on haluttu pintamateriaali, ja jolle voidaan halvalla tavalla antaa tarvittava mekaaninen lujuus täyttämällä ohut kuori edellä esitetyissä esimerkeissä mainituilla periaatteilla valmistetulla lujitetulla laastilla tai betonilla.Very large sculptures with the desired surface material and which can be inexpensively given the required mechanical strength by filling a thin shell with reinforced mortar or concrete made according to the principles mentioned in the examples above.

Kantavat rakenteet, jotka edellyttävät erikoisia vaatimuksia pintamateriaaliin nähden (pylväät, seinät, lattiat, kattoelementit jne.).Load-bearing structures that require special requirements for the surface material (columns, walls, floors, roof elements, etc.).

Laivanrungot, joiden ulkopuoli ja sisäpuoli ovat materiaaleja, joilla on erikoiset ominaisuudet (esimerkiksi sileä ulkopuoli ja lämpöä eristävä sisäpuoli), joissa tarvittava osa täytetään lujitetulla DSP-betonilla, -laastilla tai -tahnalla injektoimalla jne.Hulls the exterior and interior of which are made of materials with special properties (for example, smooth exterior and heat-insulating interior) in which the required part is filled with reinforced DSP concrete, mortar or paste by injection, etc.

Kuten edellä on mainittu, onttojen kuorien, jotka täytetään kokonaan tai osittain DSP-materiaaleilla, erilliseen valmistukseen liittyy useita etuja ja potentiaalisia etuja. Tässä yhteydessä on alleviivattava, että esimerkiksi voidaan valmistaa hyvin suuria ohutseinäisiä osia, joissa on monoliittisesti lujitettu kantava sydänosa. On esimerkiksi mahdollista valmistaa pitkiä putkistoja, joiden putkien seinissä on monoliittisesti lujitettu luja sydänosa (esimerkiksi 71 72307 merenpohjassa olevien putkistojen yhteydessä, jolloin putkia, joissa on ontot muovia tai sentapaista olevat seinät, sijoitetaan oikeille paikoilleen, ontelo täytetään kivellä ja lujitteella, minkä jälkeen putket täytetään DSP-tahnalla tai -laastilla inejtoimalla). Muita rakenteita, joita voidaan valmistaa tällä tavalla, ovat laivanrungot, suuret rakennuksen osat, tunnelin vuoraukset ja sentapaiset.As mentioned above, the separate manufacture of hollow shells that are completely or partially filled with DSP materials has several advantages and potential advantages. In this connection, it should be underlined that, for example, very large thin-walled parts with a monolithically reinforced load-bearing core part can be produced. For example, it is possible to make long pipelines with a monolithically reinforced strong core in the pipe walls (e.g. 71 72307 in the case of seabed pipelines, where pipes with hollow plastic or similar walls are placed in place, the cavity is filled with stone and reinforcement, then the pipes are filled). By injection with DSP paste or mortar). Other structures that can be fabricated in this manner include ship hulls, large parts of the building, tunnel liners, and the like.

Mahdollisuus valmistaa yksinkertaisella valutekniikalla ja huoneen lämpötilassa lujitettua betonia, laastia ja tahnaa, joilla on hyvin suuri lujuus ja hyväksyttävä sitkeys, mahdollistaa osien tuottamisen, jotka perinteisesti tehdään metallista. Tällaisia osia ovat etenkin suuret kantavat osat, joita perinteisesti valmistetaan metallivaluna (kannet, kuvut, suuret venttiilit, kantavat koneosat jne.) ja rakenneosat (mastot, palkit ja sentapaiset).The ability to produce concrete, mortar and paste with very high strength and acceptable toughness with a simple casting technique and at room temperature allows the production of parts that are traditionally made of metal. Such parts include, in particular, large load-bearing parts, which are traditionally manufactured as metal castings (covers, hoods, large valves, load-bearing machine parts, etc.) and structural parts (masts, beams and the like).

DSP-materiaalien suuri kovuus yhdessä sen tosiasian kanssa, että ne voidaan helposti tehdä sitkeiksi kuitulujitteen avulla, mahdollistaa materiaalien käytön jauhatus- tai hioma-kappaleina ja kulutusaggregaatteina, joita tyypillisesti valmistetaan valamalla tavalliseen tapaan pehmeätä massaa, suulakepuristuksella tai puristuksella.The high hardness of DSP materials, combined with the fact that they can be easily made tough with fiber reinforcement, allows the materials to be used as grinding or abrasive pieces and wear aggregates, typically made by molding, extruding or pressing soft pulp in the usual manner.

Tähän sovellutusmuotoon kohdistuvien patenttivaatimusten yhteydessä huomautetaan, että sanonta "pääasiassa yhdenmukainen paksuus" ei tarkoita rajoittamista erikoisiin pintakerroksiin, joilla on hyvin tarkasti säädetty paksuus. Päinvastoin, sanonta "pääasiassa yhdenmukainen paksuus" on ymmärrettävä vain erotuksena rakenteista, joita ei enää voida kohtuudella katsoa pinnoiksi tai pintakerroksiksi, kuten kalliorakenne, jossa ontelo on täytetty DSP-massalla. Määritelmä, että pintakerroksella tai -kerroksilla tulee olla rakenne, joka eroaa pintoja vasten tai niiden väliin valetun massan rakenteesta, on tarkoitettu ilmoittamaan, että ulkopuolinen materiaali eroaa kulloinkin käytetystä sisäpuolisesta materiaalista. Ei missään tapauksessa tarkoiteta sitä, 72 7 2 3 0 7 että ulkopuoliseen pintaan käytetyn materiaalin tulisi olla samantyyppistä materiaalia kuin mitä on käytetty sisäpuolisena materiaalina, toisin sanoen sisältää samantyyppisen matriisin .In connection with the claims for this embodiment, it is noted that the phrase "substantially uniform thickness" does not mean limited to special surface layers with a very precisely adjusted thickness. On the contrary, the phrase "substantially uniform thickness" is to be understood only as a difference from structures that can no longer reasonably be considered as surfaces or surface layers, such as a rock structure in which the cavity is filled with DSP mass. The definition that the surface layer or layers must have a structure that differs from the structure of the mass cast against or between the surfaces is intended to indicate that the outer material differs from the inner material used in each case. By no means does 72 7 2 3 0 7 mean that the material used for the outer surface should be of the same type as the material used as the inner material, i.e. contain the same type of matrix.

Myös keksinnön tämän sovellutusmuodon mukaisesti valmistettujen artikkeleiden yhteydessä sisäpuolisen materiaalin (ja myös ulkopuolisen pintamateriaalin, jos se on yleistä tyyppiä) kyllästäminen saattaa olla edullinen käsittely lujuuden ja kestokyvyn lisäämiseksi edelleen, ja kaikki muut kyl-lästyskäsittelyt suoritetaan analogisella tavalla niiden materiaalien kyllästämisen kanssa, moita ei valeta pintojen väliin .Also in the case of articles made according to this embodiment of the invention, impregnation of the inner material (and also the outer surface material, if of the general type) may be a preferred treatment to further increase strength and durability, and all other impregnation treatments are performed analogously to impregnation of those materials. between surfaces.

73 72307 DSP;n puristusmuovaus73 72307 Compression molding of DSP

Varsin edullinen tapa valmistaa DSP-tuotteita on puristus-tusmuovata DSP-materiaaleja, joiden koostumus voi vaihdella plastisesta jäykähköön.A very advantageous way to manufacture DSP products is to compression-mold DSP materials, the composition of which can vary from plastic to rigid.

Tämä on nopea prosessi/ mikä vaatii huomattavasti vähemmän valumateriaalia kuin tavanomainen valu ja mikä mahdollistaa huomattavasti korkeampilaatuisten tuotteiden valmistuksen kuin mitä saadaan aikaan tavallisessa valussa. Edellyttäen, että vesi/jauhe-suhde on huomattavasti matalampi puristus-muovauksessa (tyypillisesti 0,08-0,13 kun taas sementti/sili-kapohjaisten artikkelien tavanomaisessa valussa suhde on 0,20) ja mikä tekee mahdolliseksi lisätä enemmän ja hienompia kuituja puristusmuovausmassoihin (siten esimerkiksi plastisen sementti/silikapastan puristusmuovaus suoritetaan käyttäen aina 6 tilavuus-% lasikuituja, joiden halkaisija on 5 ^.um ja pituus 12 mm).This is a fast process / which requires considerably less casting material than conventional casting and which allows the production of significantly higher quality products than is achieved in conventional casting. Provided that the water / powder ratio is significantly lower in compression molding (typically 0.08-0.13 while in the conventional casting of cement / silicon-based articles the ratio is 0.20) and that makes it possible to add more and finer fibers to compression molding compositions ( thus, for example, compression molding of a plastic cement / silica paste is carried out using always 6% by volume of glass fibers with a diameter of 5 μm and a length of 12 mm).

Ennen puristusmuovausta muodostetaan puolivalmis tuote mistä puristuksen jälkeen tulee haluttu tuote. Puolivalmis tuote muodostetaan sekoitusprosesseissa ja erilaisissa esikäsittelyissä (esimerkiksi ruiskuvalulla tai valssauksella) sen varmistamiseksi, että puolivalmiilla tuotteella on haluttu kuitujen suuntautuminen ja että sillä on haluttu lähtömuoto.Before compression molding, a semi-finished product is formed which, after compression, becomes the desired product. The semi-finished product is formed by mixing processes and various pretreatments (e.g., injection molding or rolling) to ensure that the semi-finished product has the desired fiber orientation and has the desired starting shape.

Puolivalmis tuote asetetaan puristimeen, valssiin tai vastaavaan laitteeseen siten, että laitteen pinta on kohti tuotteen etusivua sen varmistamiseksi, että puristetulla tuotteella on haluttu muoto. Esimerkkejä on esitetty kuvissa 24-28.The semi-finished product is placed in a press, roller or similar device with the surface of the device facing the front of the product to ensure that the extruded product has the desired shape. Examples are shown in Figures 24-28.

Siirtämällä yhtä tai useampaa puristimen osaa materiaali painetaan onteloon siten muodostaen haluttu tuote jolla on haluttu muoto.By moving one or more parts of the press, the material is pressed into the cavity, thus forming a desired product having the desired shape.

Poistettaessa muotokappale puristimen pinnasta se voidaan vetää puristimesta mahdollisesti tukien mekaanisesti stabii- 72307 74 leiliä muoteilla, jolloin stabiileille muoteille asetetut vaatimukset riippuvat puristetun materiaalin mekaanisesta stabiilisuudesta, tuotteen geometriasta (koko ja muoto), puristuksen jälkeisistä ulkoisista vaikutuksista (painovoima, vibraatiot, jne.) ja tuotteen mittojen ja muodon pysyvyydelle asetetuista vaatimuksista.When removing a mold from the surface of the press, it can be pulled from the press, possibly supporting mechanically stable molds, the requirements for stable molds depending on the mechanical stability of the pressed material, product geometry (size and shape), post-press external influences (gravity, vibrations, etc.). requirements for the stability of the dimensions and shape of the product.

Puolivalmis tuote Tässä yhteydessä termi "puolivalmis tuote" määritellään kappaleeksi, joka puristuksella muutetaan puristusmuovatuksi tuotteeksi .Semi-finished product In this context, the term "semi-finished product" is defined as a piece which is transformed into a compression-molded product by compression.

Puolivalmiit tuotteet voidaan muodostaa yllä kuvatuista komponenteista (partikkeleista, kuiduista, muista komponenteista, nesteistä jne.) ja voidaan muovata lopputuotteeksi jollakin ylläkuvatuista prosesseista (ruiskuvalu, valssaus, tärypuris-tus, suihkuttaminen jne.) tai puristusmuovauksella (tällöin valmistus suoritetaan peräkkäisillä puristusmuovaustyövaiheilla) .Semi-finished products can be formed from the components described above (particles, fibers, other components, liquids, etc.) and can be formed into the final product by one of the processes described above (injection molding, rolling, vibratory compression, spraying, etc.) or compression molding (in which case production is carried out).

Puolivalmiit tuotteet voidaan muodostaa useista osakomponenteista, jotka puristusvaiheessa muovataan yhtenäiseksi tuotteeksi. Siten esimerkiksi levymäiset tuotteet,joilla on tietty kuitujärjestys, voidaan valmistaa asettamalla ohuita ruisku-valettuja levyjä sopivaan ja haluttuun suuntaan toisiinsa nähden kuten kuvassa 25 on esitetty, ja halutut yhdistettävät kappaleet kuten sähköiset vastusyksiköt, putket, kaapelit, pidikkeet, lujitteet jne. tai useat muut osat (teräslevyt, puukappaleet, jne.) voidaan valaa valmistettavaan tuotteeseen puristusmuovauksessa kuten kuvissa 24-27 on esitetty.Semi-finished products can be formed from several sub-components, which are formed into a unitary product in the compression step. Thus, for example, sheet-like products having a particular fiber order can be made by placing thin injection-molded sheets in a suitable and desired direction relative to each other as shown in Figure 25, and desired connecting pieces such as electrical resistors, tubes, cables, clamps, reinforcements, etc., or several others. parts (steel plates, pieces of wood, etc.) can be cast into the product to be manufactured by compression molding as shown in Figures 24-27.

PuristusCompression

Kuten yllä on mainittu puristus suoritetaan siirtämällä yhtä tai useampaa puristimen osaa suhteessa muovattavaan materiaaliin ja siten painamalla materiaali halutun muotoiseksi.As mentioned above, the pressing is performed by moving one or more parts of the press relative to the material to be molded and thus pressing the material into the desired shape.

IIII

Usein muottiontelo suljetaan joka puoleltaan ja materiaalin annetaan täyttää koko tämä tila painamalla materiaalia jous tamattoman muotin seiniä vastaan. Tämä on tiivistysprosessi.Often the mold cavity is closed on all sides and the material is allowed to fill this entire space by pressing the material against the walls of the inelastic mold. This is a compaction process.

75 7 2 3 0 775 7 2 3 0 7

Toisissa tapauksissa puristus suoritetaan onteloissa, jotka eivät ole täysin suljettuja kaikilta sivuiltaan. Tärkeä esimerkki tästä on ruiskuvaluun rajoittuva puristusprosessi, jossa prosessissa materiaali puristetaan ulos suuttimesta , jolla on tietty poikkipinta aikaansaaden siten tuote, jolla on vastaava poikkipinta, tai kuvioiden painaminen joka usein on paikallinen puristusmuovaus. Erittäin mielenkiintoinen tekniikka on valssaus käyttäen joustavia teloja. Esillä olevan keksijän keksimää valssausta joustavilla teloilla kuvataan yksityiskohtaisesti tanskalaisessa patenttihakemuksessa,joka on jätetty 1.5.1981 ja jossa hakijana on Aktieselskabet Aalborg Portland-Cement-Fabrik ja jossa keksinnön nimitys on "Valse og fremgangsmide til valsning af et deformerbart materiale" ("Valssi ja menetelmä muovattavan materiaalin valssaamiseksi").In other cases, the compression is performed in cavities that are not completely closed on all sides. An important example of this is an injection molding limited compression process in which material is extruded from a nozzle having a certain cross-sectional area, thus providing a product with a corresponding cross-sectional area, or pattern printing, which is often local compression molding. A very interesting technique is rolling using flexible rolls. The rolling of flexible rolls invented by the present inventor is described in detail in a Danish patent application filed May 1, 1981 to Aktieselskabet Aalborg Portland-Cement-Fabrik, entitled "Valse og fremgangsmide til valsning af et deformerbart materiale" to roll the material to be formed ").

Kuten aikaisemmin on mainittu kappaleista ei normaalisti puristu nestettä ympäristöön, mikä on yksi DSP valumassan huomattava etu.As previously mentioned, the pieces do not normally compress liquid into the environment, which is one of the considerable advantages of DSP casting compound.

Kuitenkin käyttäen kuivaavaa puristusta on mahdollista saada aikaan uudentyyppisiä materiaaleja, jotka muodostuvat karkeista komponenteista (suuria verrattuna partikkeleihin B), jotka ovat järjestäytyneet tiiviiseen pakkaukseen vastaten sitä mikä saadaan aikaan kyseessä olevilla komponenteilla puristus-prosessissa (mahdollisesti tärypuristuksessa), jolloin ne ovat tarttuneet yhteen korkealaatuisen DSP-pastan avulla.However, using drying compression, it is possible to obtain new types of materials consisting of coarse components (large compared to particles B) arranged in a tight package corresponding to what is achieved with the components in question in a compression process (possibly vibratory compression). using the paste.

Karkeista komponenteista muodostunut näytekappale puristetaan jollakin seuraavista tavoista: 1) Käyttäen nestemäistä pastaa (esimerkiksi sementti-silika DSP-pastaa jolla vesi/jauhe-suhde on 0,20) joka puristetaan ulos näytekappaleista käyttäen puristimessa suodatus- tai kuivauslaitetta (katso kuvia 15, 16 ja 17).The sample of coarse components is compressed in one of the following ways: 1) Using a liquid paste (e.g. cement-silica DSP paste with a water / powder ratio of 0.20) which is extruded from the specimens using a filter or dryer in the press (see Figures 15, 16 and 17).

76 72307 2) Käyttäen lopullista määrää vähemmän nestemäistä pastaa -mahdollisesti kokonaan ilman nestemäistä pastaa, lisäämällä puuttuva nestemäinen pasta puristamalla, kapillaari-imulla, vakuumi-imulla tai vastaavilla tavoilla myöhemmässä prosessissa tai puristuksen aikana.76 72307 2) Using the final amount of less liquid paste — possibly completely without liquid paste, by adding the missing liquid paste by pressing, capillary suction, vacuum suction, or the like in a subsequent process or during compression.

3) Käyttäen sellaista määrää nestemäistä pastaa, joka vastaa suhdetta lopullisessa tuotteessa.3) Using an amount of liquid paste that corresponds to the ratio in the final product.

Ensin mainitussa tapauksessa kuten yllä on mainittu puristusta seuraa nesteen poisto. Puristinlaite on sovellettu kuivaamaan poistetun veden häiritsemättä merkitsevästi puristusprosessia.In the former case, as mentioned above, the compression is followed by the removal of the liquid. The press device is adapted to dry the removed water without significantly interfering with the pressing process.

Käyttäen tällaista prosessia on mahdollista valmistaa tuotteita, joilla on hyvä stabiilisuus välittömästi tiivistyksen jälkeen.Using such a process, it is possible to produce products with good stability immediately after compaction.

Lopullinen käsittelyFinal processing

Puristusmuovauksen jälkeen on muodostunut näytekappale, jolla on enemmän tai vähemmän stabiili muoto. Stabiilisuudesta riippuen voidaan kappaleessa käyttää eri määriä tukia: 1) Pohjatuki tai tukikappaleen asettamiseksi haluttuun asentoon (tuki voi olla esimerkiksi lattia tai hylly), 2) muotoillun pinnan oleellisia osia myötäilevä tuki säilyttämään valmistetun kappaleen muodot, 3) täydellinen tuki koko kappaleen pinnan ympärillä säilyttämään valmistetun kappaleen muodot.After compression molding, a specimen having a more or less stable shape is formed. Depending on the stability, different amounts of supports can be used in the part: 1) to place the base support or support in the desired position (the support can be, for example, the floor or shelf), 2) support following the essential parts of the shaped surface to preserve the shape of the finished part; song shapes.

Kappaleen tukiosat voidaan yhdistää puristimessa, osan muotoilevasta pinnasta ollessa muotti mikä puristuksen jälkeen seuraa kappaletta muototukena (muotit voivat olla esimerkiksi ohuita puristusmuovattuja metallikappaleita), tai mikä saatetaan kosketuksiin kappaleen kanssa erillisessä prosessissa sen jälkeen kun kappale on lähtenyt puristimesta.The support parts of the part can be joined in a press, the part of the shaping surface being a mold which, after pressing, follows the part as a form support (molds can be, for example, thin compression-molded metal pieces), or is brought into contact with the part in a separate process after leaving the press.

itiT

Monissa tapauksissa puristettu kappale pintakasiteilaan vä littömästi puristuksen jälkeen, ensisijaisesti kuivumisen estämiseksi jatkokäsittelyssä.In many cases, the pressed body is applied to the surface immediately after pressing, primarily to prevent drying during further processing.

77 7230777 72307

Pintakäsittely voidaan suorittaa käyttämällä kovettuvia yhdisteitä estämään haihtuminen, mikä voidaan esimerkiksi suorittaa harjaamalla, sivelemällä, sumuttamalla jne., tai käyttämällä haihtumista estävää poistettavaa filmiä sen jälkeen kun kappale on poistettu puristimesta tai puristusprosessin yhteydessä siirtämällä puristimen muotopinnoilta.The surface treatment can be performed using curable compounds to prevent evaporation, which can be accomplished, for example, by brushing, brushing, spraying, etc., or by using an anti-evaporation removable film after removal of the body from the press or by moving the press from the press surfaces.

Monissa tapauksissa yllämainittuja tukia voidaan käyttää hyväksi pintakäsittelyssä, tai tuet voivat estää liiallisen pintakäsittelyn, tai tuki voi muodostaa pintakäsittelyn (esimerkiksi puristimessa aikaansaatu keraaminen pinta).In many cases, the above-mentioned supports may be utilized in the surface treatment, or the supports may prevent excessive surface treatment, or the support may constitute a surface treatment (e.g., a ceramic surface provided in a press).

Lopuksi puristusta voi seurata prosesseja, jotka varmistavat kappaleen jonkinlaisen kiinteytymisen - sen kiinteytymisen lisäksi, joka aiheutuu paineesta itsestään. Esimerkkeinä voidaan mainita samanaikainen lämmitys (lämmönsiirto puristimesta tai sähköisesti tai mikroaaltolämmityksellä) tai poly-meroimalla polymeroituvat komponentit joita on mukana neste-faasissa.Finally, compression can be followed by processes that ensure some solidification of the part - in addition to the solidification caused by the pressure itself. Examples are simultaneous heating (heat transfer from the press or electrically or by microwave heating) or by polymerizing the polymerizable components present in the liquid phase.

Tämän keksinnön erityisen näkökohdan mukaan sementti/vesi-pohjaisen DSP-yhdistelmämateriaalin muodostumista voidaan hidastaa suhteessa sen kemiallisen rakenteen muodostumiseen ja/tai stabiloida suhteessa sen muotoon jäädyttämällä DSP-yhdistelmä tai puolivalmiste. Tällä tavalla yhdistelmämate-riaali tai puolivalmiste voidaan vastaavasti esisekoittaa tai esimuovata ja sen jälkeen kuljettaa haluttuun käyttökohteeseen, missä rakenteen muodostumisprosessin voidaan antaa jatkua sulattamalla tuote, ja mahdollisesti edelleen muotoilemalla se. Tätä menetelmää voidaan soveltaa yleisemmin minkä tahansa tyyppiseen DSP-materiaaliin, missä rakenteen muodostumista voidaan viivyttää, hidastaa tai pysähdyttää jäädyttämällä tai vastaavilla prosesseilla. Tässä prosessissa käytetty DSP-materiaali voidaan esimuovata millä tahansa tässä selityksessä esitetyillä tavoilla.According to a particular aspect of the present invention, the formation of a cement / water-based DSP composite material can be retarded relative to the formation of its chemical structure and / or stabilized relative to its shape by freezing the DSP combination or semi-finished product. In this way, the composite material or semi-finished product can be premixed or preformed, respectively, and then transported to the desired application, where the structure formation process can be allowed to continue by melting the product, and possibly further shaping it. This method can be applied more generally to any type of DSP material where structure formation can be delayed, slowed, or stopped by freezing or similar processes. The DSP material used in this process can be preformed in any of the ways set forth in this specification.

78 72 307 tyksessä esitetyillä tavoilla.78 72 307.

PSP:n muovaus suuressa jännityksessä DSP-materiaalien muovaus voidaan myös suorittaa suurissa jännityksissä tyypillisesti välillä 5-100 MPa, erityisissä tapauksissa välillä 100-1000 MPa ja äärimmäisissä tapauksissa 1000-10000 MPa.High Stress PSP Molding DSP materials can also be formed at high stresses, typically between 5-100 MPa, in special cases between 100-1000 MPa, and in extreme cases between 1000-10000 MPa.

Suuressa jännityksessä tapahtuvaan muovaukseen yhdistetään tavallisesti alemmassa jännityksessä tapahtuva DSP-materiaalin esimuovaus, jonka tarkoituksena on tyypillisesti saada aikaan 1) tuotteen keskimääräinen muoto, ja 2) partikkelien,kuitujen jne. haluttu esijärjestäytyminen ennen lopullista suuressa jännityksessä tapahtuvaa muovaamista.High stress molding is usually combined with lower stress DSP material preforming, which is typically intended to provide 1) an average shape of the product, and 2) the desired preorganization of particles, fibers, etc. before final high stress molding.

Suuressa jännityksessä tapahtuva muovaus voidaan tyypillisesti suorittaa hajottamalla tai murskaamalla esijärjestetyt partikkelit (esimerkiksi painesintraus, mikä on tyypillistä metalli-partikkeleille, tai partikkelien murskaaminen vielä hienommiksi partikkeleiksi, mikä on tyypillistä hauraille materiaaleille).High stress molding can typically be performed by breaking or crushing the pre-arranged particles (e.g., pressure sintering, which is typical of metal particles, or crushing the particles into even finer particles, which is typical of brittle materials).

Muovaamista suuressa jännityksessä voidaan tyypillisesti soveltaa kiinteytymisen aikana, esimerkiksi kuuma- tai kylmäpaine-sintrauksella, tai - tyypillisesti sementtituotteille - muodostamalla rakenne hydrataation aikana.High stress molding can typically be applied during solidification, for example by hot or cold pressure sintering, or - typically for cementitious products - by forming a structure during hydration.

Muovaamalla suurissa jännityksissä aikaansaadaan tiiviimpiä rakenteita. On tunnettua muovata tuotteita suuressa jännityksessä jauhetiivistykselle, painesintrauksella jne., mutta näissä tunnetuissa menetelmissä ei ole helppoa ja useissa tapauksissa mahdotonta aikaansaada haluttu ennalta suunniteltu mikrorakenne. Käyttäen hyväksi tämän keksinnön tekniikan mukaista rakenteen muodostamista erittäin plastisessa materiaalissa pienessä jännityksessä haluttu partikkeli/kuitu-järjestys voidaan ennalta määrätä, minkä jälkeen suurjännitteinen käsittely voidaan suorittaa siten esijärjestetylle rakenteelle.Forming under high stresses provides denser structures. It is known to mold products under high stress for powder compaction, pressure sintering, etc., but in these known methods it is not easy and in many cases impossible to obtain the desired pre-designed microstructure. Utilizing the construction of a structure according to the technique of the present invention in a highly plastic material at low stress, the desired particle / fiber order can be predetermined, after which the high-voltage treatment can be performed on the pre-arranged structure.

Il 79 72307Il 79 72307

Suuressa jännityksessä suoritettu muovaus voidaan yhdistää tekniikkaan, jossa juokseva partikkelien välinen materiaali vaihdetaan monivaiheisessa suotautumisessa, sellaisessa kun on kuvattu kappaleessa "Pestävät ja lujat DSP-materiaalit". Vaihto voidaan suorittaa väliprosessina perusrakenteen muodostumisprosessin jälkeen tai ennen suurjännitteistä käsittelyä tai suurjännitteisen käsittelyn jälkeen.High stress molding can be combined with a technique in which a flowable interparticle material is exchanged in a multi-stage infiltration, as described in the section "Washable and strong DSP materials". The exchange can be performed as an intermediate process after the basic structure formation process or before the high-voltage treatment or after the high-voltage treatment.

Tuotteita, joita tyypillisesti valmistetaan suurjännitteisen muovauksen avulla ovat esimerkiksi koneen osia, mitkä joutuvat suurten jännitysten alaisiksi, lentokoneita ja avaruusaluksen osia, mitkä joutuvat erittäin suurten mekaanisten kuormien alaisiksi, ja muut tuotteet,jotka joutuvat ankariin käyttöolosuhteisiin, mukaanlukien tuotteet, jotka sisältävät paljon kuituja ja jotka ovat erittäin kestäviä ja kovia ja joilla on suuri vetolujuus ja venyvyys.Products typically manufactured by high-voltage molding include, for example, machine parts that are subjected to high stresses, aircraft and spacecraft parts that are subjected to very high mechanical loads, and other products that are subjected to severe operating conditions, including high-fiber products. are very durable and hard and have high tensile strength and elongation.

Erittäin mielenkiintoinen tekniikka on yhdistää suuressa jännityksessä tapahtuva muovaus useiden esijärjestelymenetelmien kanssa,joita on kuvattu kappaleessa "DSP:n puristusmuovaus". Useita puoliteollisiä tuotantomenetelmiä, joita on kuvattu tässä kappaleessa,voidaan sopivasti yhdistää puolivalmisteen jälkikäsittelyyn suurjännitteisessä kentässä.A very interesting technique is to combine high stress molding with several pre-arrangement methods described in the section "Compression molding of DSP". Several semi-industrial production methods described in this section can be conveniently combined with post-treatment of a semi-finished product in a high voltage field.

Varsinkin suuressa jännityksessä tapahtuva DSP:n muovaus tekee mahdolliseksi yhdistää suuren kovuuden ja kulutuksen kestävyyden suuren venyvyyden kanssa (mikä aikaansaadaan suurella kuitukuormalla), mitkä ovat normaalisti hyvin vaikeasti yhdistettäviä ominaisuuksia tunnetun tekniikan keinoina.In particular, high-stress DSP molding makes it possible to combine high hardness and wear resistance with high elongation (which is achieved with a high fiber load), which are normally very difficult to combine properties by means of the prior art.

Tämän keksinnön piirre voidaan ilmaista prosessina, joka käsittää DSP-yhdistelmän ja/tai DSP-puolivalmisteen muovauksen korkeajännitteisessä kentässä, tyypillisesti 5-100 MPa, eri-tyisis'sä tapauksissa 100-1000 MPa, ja äärimmäisissä tapauksissa 1000-10000 MPa. Toinen piirre, joka on yhteydessä ensin mainittuun on, että DSP-materiaali, esimerkiksi sementtipoh- 80 72307 jäinen DSP-materiaali, kiinteytetään suuressa jännityksessä, tyypillisesti 0-5 MPa, esimerkiksi kiinteyttämällä puristimen laattojen välissä. Erityisissä tapauksissa kiinteyttäminen voidaan suorittaa suuremmissa jännityksissä, sellaisissa kuten 5-100 MPa, ja erittäin erityisissä tapauksissa jännityksissä välillä 100-1000 MPa ja jopa välillä 1000-10000 MPa.A feature of the present invention can be expressed as a process comprising molding a DSP combination and / or a DSP semi-finished product in a high voltage field, typically 5-100 MPa, in specific cases 100-1000 MPa, and in extreme cases 1000-10000 MPa. Another feature related to the former is that the DSP material, for example a cement-based DSP material, is solidified at a high stress, typically 0-5 MPa, for example by solidifying between press plates. In special cases, solidification can be performed at higher stresses, such as 5-100 MPa, and in very specific cases at stresses between 100-1000 MPa and even between 1000-10000 MPa.

Haluttaessa suuressa jännityksessä tapahtuva kiinteyttäminen voidaan yhdistää ennen muovausta tapahtuvaan DSP-yhdistelmä-materiaalin suurjännitteiseen käsittelyyn, esimerkiksi ajamalla, mahdollisesti toistuvasti, useiden valssitilojen muodostaman kapean raon läpi sen tekniikan mukaisesti, joka on kuvattu Eurooppa-patenttihakemuksessa n:o 80301909.0, joka on julkaistu numerolla O 021 682.If desired, high stress solidification can be combined with high voltage treatment of the DSP composite material prior to molding, for example by passing, possibly repeatedly, through a narrow gap formed by several roll rooms according to the technique described in European Patent Application No. 80301909.0, published No. 021 682.

Monivaiheinjektio Tämän keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan DSP-materiaa-leja käytetään monivaiheiseen injektioon onteloihin ja kanaviin .Multistage Injection According to a preferred embodiment of the present invention, DSP materials are used for multistage injection into cavities and channels.

Tässä yhteydessä injektio tarkoittaa prosessia, jossa kiinteissä kappaleissa olevat ontelot täytetään aineella joko kokonaan tai osittain. Tietyissä tapauksissa käsitteellä injektio esillä olevassa merkityksessä voi olla myös muita tarkoituksia (impregnointi, täyttäminen jne.).In this context, injection refers to the process of filling cavities in solid bodies with a substance, either completely or partially. In certain cases, the term injection in the present sense may also have other purposes (impregnation, filling, etc.).

Injektion tarkoituksena on osittain tai kokonaan täyttää ontelot aineella, joka muodostaa tietyn rakenteen ja ominaisuudet omaavan kappaleen, "täytteen", usein kiinteytysprosessin seurauksena.The purpose of the injection is to partially or completely fill the cavities with a substance that forms a body with a certain structure and properties, a "fill", often as a result of the solidification process.

Perinteisen tekniikan mukaisesti injektio usein suoritetaan painamalla neste tai helposti virtaava nestepitoinen suspensio täytettävään onteloon ja sitten annetaan nesteen tai suspension kuivua tai kiinteytyä muodostaen täytteen, jolla on rakenne, joka on tyypillinen kiinteässä muodossa olevalle injektiomassalle. Esimerkiksi injektoitaessa kaapelikanavia 11 81 72307 jälkijännitetyssä betonissa käytetään usein juoksevaa sement-tipastaa. Tällöin täyte on kappale kuivunutta sementtipastaa, jolla on tämän materiaalin ominaisuudet.According to the conventional technique, the injection is often performed by pressing a liquid or readily flowing liquid suspension into the cavity to be filled and then allowing the liquid or suspension to dry or solidify to form a filler having a structure typical of solid injection mass. For example, when grouting cable ducts 11 81 72307 in prestressed concrete, a flowable cement paste is often used. In this case, the filling is a piece of dried cement paste with the properties of this material.

Useissa tapauksissa halutaan täyte, jolla on entistä paremmat ominaisuudet, esimerkiksi kaapelitäyte materiaalista, jolla on suurempi tilavuusstabiilisuus kuin sementtipastalla, esimerkiksi laasti tai betoni. Kuitenkin on vaikeata saada aikaan laasti tai betonitäyte, mikäli vaaditaan hienojakoista täytettä. Karkearakeiset materiaalit kuten laasti tai sementti eivät pysty tunkeutumaan vaikeasti päästäviin kapeisiin ontelon osiin kaapelin ja kanavan välisissä vyöhykkeissä, missä kaapeli on sijoitettu lähelle kanavan seinää.In many cases, a filling with even better properties is desired, for example a cable filling made of a material with a higher volume stability than a cement paste, for example mortar or concrete. However, it is difficult to obtain a mortar or concrete infill if a fine infill is required. Coarse-grained materials such as mortar or cement cannot penetrate hard-to-reach narrow portions of the cavity in the zones between the cable and the channel, where the cable is placed close to the channel wall.

Tämän keksinnön mukaan tämä ongelma ratkaistaan injektoimalla kahdessa tai useassa vaiheessa kahdella tai usealla injektio-materiaaleilla. Näistä ensimmäinen täytemassa peittää pinnat ja täyttää jopa hienot vaikeapääsyiset ontelot, kun taas jälkimmäisillä injektiomassoilla ei ole samaa kykyä tunkeutua kapeisiin onteloihin, mutta jotka voivat syrjäyttää ensimmäisen injektiomassan suuremmista, helppopääsyisistä onteloista.According to the present invention, this problem is solved by injecting in two or more stages with two or more injection materials. Of these, the first filler covers the surfaces and fills even fine hard-to-reach cavities, while the latter injection masses do not have the same ability to penetrate narrow cavities, but can displace the first injection mass from larger, easily accessible cavities.

Tällä tavalla on mahdollista aikaansaada kaapelikanaviin korkealaatuinen täyte, jossa kookkaiden partikkelien (maksimipartik-kelikoon ollessa 6-10 mm) tilavuusosa on suuri, mutta jossa kotelolla ja kaapelia ympäröivällä täytteellä on sama korkea laatu kuin puhtaalla sementtipastatäytteellä. Kanavan pituus voi olla esimerkiksi 20-40 metriä ja halkaisija 5-10 cm ja kanavassa olevan kaapelin halkaisija 2-3 cm.In this way, it is possible to provide a high-quality filling in the cable ducts in which the volume fraction of large particles (with a maximum particle size of 6-10 mm) is large, but in which the housing and the surrounding filling have the same high quality as the pure cement paste filling. The length of the duct can be, for example, 20-40 meters and the diameter 5-10 cm and the diameter of the cable in the duct 2-3 cm.

Prosessia on kaksi- tai kolmivaiheinen injektio, joka aloitetaan sementtipastalla ja lopetetaan betonilla (mahdollisesti tiivistysnauhalla tai laastilla), ja jossa jälkimmäinen in-jektiomassa korvaa osan aikaisemmista massoista, jotka ovat helppopääsyisillä alueilla, missä karkeampi massa pääsee kulkemaan jättäen vaikeapääsyiset alueet täyttyneiksi hienojakoisella materiaalilla (katso kuvia 42 ja 44-46).The process is a two- or three-stage injection, starting with cement paste and ending with concrete (possibly with sealing tape or mortar), where the latter injection mass replaces some of the previous masses in easily accessible areas, where the coarser mass can pass through Figures 42 and 44-46).

82 7230782 72307

Koska uusilla DSP-materiaaleilla on korkea laatu ja ne aikaansaavat valumassoissa erinomaiset virtausominaisuudet (jopa silloin kun karkean hiekan ja kivien konsentraatio on suuri) ja suuren sisäisen koherenssin, tällainen prosessi on erittäin edullinen käyttäen näitä materiaaleja, jotka perustuvat tiiviisti pakkautuneisiin partikkeleihin, joiden koko on 0,5-100 yUm, ja joiden väliset tilat on täytetty homogeenisesti järjestäytyneillä ja mahdollisesti tiiviisti pakkautuneilla erittäin hienoilla partikkeleilla, jotka ovat yhden tai useita kertaluokkia pienempiä kuin ensin mainitut partikkelit.Because the new DSP materials are of high quality and provide excellent flow properties (even at high concentrations of coarse sand and stones) and high internal coherence in the casting masses, such a process is highly advantageous using these materials based on tightly packed particles of size 0 , 5 to 100 μm, and the spaces between which are filled with homogeneously arranged and possibly tightly packed very fine particles one or more orders of magnitude smaller than the aforementioned particles.

Perusongelmaa voidaan kuvata yksinkertaistetulla rakenteella, joka on esitetty kuvassa 42, jossa kiinteästä materiaalista valmistetun kappaleen ontelo on täytetty injektoimalla kahdella eri materiaalilla.The basic problem can be illustrated by the simplified structure shown in Figure 42, in which the cavity of a body made of solid material is filled by injection with two different materials.

Syy kahden eri materiaalin käyttöön saattaa olla halu saada onteloon tietyt ominaisuudet (materiaalilla I saattaa olla spesifinen sähköinen, kemiallinen, mekaaninen, terminen, optinen tai muu ominaisuus) tiettyihin kohtiin (esimerkiksi suojapinnoite pääasiallisen täytemassan II ja ulkopuolisen kiinteän kappaleen väliin), tai kahden eri materiaalin käyttö saattaa johtua prosessiteknisistä syistä, esimerkiksi kun ei ole mahdollista (esimerkiksi geometrisista syistä) saada materiaalia II täyttämään aluetta I tai kun materiaali I helpottaa materiaalin II injektointia (esimerkiksi muuttamalla olosuhteita pintojen välisessä virtauksessa (pienentämällä kitkaa tai muuttamalla pintojen välistä jännitystä) tai estämällä injektiomassan II erottuminen estämällä massan kulkeutuminen seinämateriaaliin).The reason for using two different materials may be the desire to have certain properties in the cavity (material I may have a specific electrical, chemical, mechanical, thermal, optical or other property) at certain points (e.g. a protective coating between the main filling compound II and the outer solid); the use may be due to process engineering reasons, for example when it is not possible (eg for geometric reasons) to make material II fill area I or when material I facilitates injection of material II (eg by changing conditions in interfacial flow (reducing friction or changing interfacial tension) or preventing injection mass II); separation by preventing the mass from entering the wall material).

Keksinnön mukainen prosessi käsittää ensiksi koko ontelon täyttämisen (kuvattu kokonaispoikkipinta-alalla I + II) ensimmäisillä materiaalikomponenteilla (materiaali I), ja sen jälkeen toisen materiaalin injektoinnin (materiaali II), joka korvaa osan materiaalista I ja aikaansaa täytteen,joka sisältää molempia materiaaleja (kuvio 42).The process of the invention first comprises filling the entire cavity (depicted in the total cross-sectional area I + II) with the first material components (material I), and then injecting a second material (material II) which replaces part of material I and provides a filling containing both materials (Figure 42).

83 7 2 3 0 783 7 2 3 0 7

Materiaalin I korvaaminen tapahtuu materiaalista II aiheutuvien kontaktivoimien avulla (usein paine- tai hierron muodossa) , mieluummin myös muiden voimien avustamana (esimerkiksi painovoiman), kuten ylöspäin suuntautuvalla injektoinnil-la kanavassa kevyellä massalla (I) ja sen jälkeen injektoimalla massalla (II), jolla on suurempi tiheys.The replacement of material I takes place by means of contact forces from the material II (often in the form of pressure or rubbing), preferably also by other forces (e.g. gravity), such as upward injection into the channel with a light mass (I) followed by an injection of mass (II) has a higher density.

Tämän keksinnön mukainen injektointi edellyttää,että osa in-jektiomassaa I joka aluksi on alueessa II korvataan. Periaatteessa tämä voidaan suorittaa 1) työntämällä materiaalia eteenpäin injektion suunnassa (mikä on tavallinen tapa) 2) puristamalla materiaalia alueessa I (mikä on esimerkiksi mahdollista jos materiaali I tai oleellinen osa materiaalista I on kaasufaasissa) 3) siirtämällä materiaali siihen kiinteään materiaaliin tai sen läpi, missä ontelo sijaitsee (esimerkiksi injektoimalla huokoisesta materiaalista tehdyn kappaleen onteloihin ja kanaviin) tai siirtämällä materiaalia injektiomassaan II (esimerkiksi liuottamalla injektiomateriaali I ja injektiomateriaali II) tai 4) käyttäen kahden tai useamman yllämainitun menetelmän kombinaatiota.The injection according to the present invention requires that a part of the injection mass I which is initially in region II be replaced. In principle, this can be done 1) by pushing the material forward in the direction of injection (which is the usual way) 2) by squeezing the material in area I (which is possible if material I or a substantial part of material I is in the gas phase) 3) by transferring the material to or through it. wherein the cavity is located (e.g., by injecting a body of porous material into the cavities and channels) or by transferring the material to the injection mass II (e.g., by dissolving the injection material I and the injection material II) or 4) using a combination of two or more of the above methods.

Kuten yllä on mainittu injektio voidaan suorittaa useissa vaiheissa,joista toiset ensisijaisesti varmistavat täyttymisen, kun taas toiset saattavat ensisijaisesti toimia suorituksen apuna.As mentioned above, the injection may be performed in several steps, some of which primarily ensure filling, while others may primarily serve to aid performance.

Välitön mielenkiinnon kohde on prismanmuotoisten tai lähes prismanmuotoisten onteloiden monivaiheinjektointi, joille onteloille on tyypillistä, että niiden dimensiot prisman sivujen pituussuunnassa ovat suuria verrattuna poikkileikkaus- 84 72307 dimensioihin. Monivaiheinjektoinnissa ensimmäinen vaihe varmistaa kapeiden vaikeapääsyisten alueiden ja onteloiden seinien välittömässä läheisyydessä olevien alueiden täyttymisen, kun taas viimeinen injektiovaihe varmistaa yhdistelmä-rakenteen muodostumisen helppopääsyississä, usein suuremmissa ontelon osissa yhdistelmärakenteen käsittäessä matriisin, jolla on tiivis suurempien partikkelien järjestys vastaten tiivistä geometrisia periaatteita noudattavaa partikkelien pakkautumis ta.Of immediate interest is the multistage injection of prismatic or near-prismatic cavities, which are characterized by their large dimensions in the longitudinal direction of the sides of the prism compared to the cross-sectional dimensions. In multi-stage injection, the first stage ensures filling of narrow hard-to-reach areas and areas in close proximity to cavity walls, while the final injection stage ensures composite structure in easily accessible, often larger cavity portions.

Kaksi tärkeätä geometrista piirrettä pitää ottaa huomioon täytettäessä onteloa partikkelimateriaalilla, jolla on suurin mahdollinen suurten partikkelien konsentraatio: estymisvaikutus ja seinävaikutus.Two important geometric features must be taken into account when filling the cavity with the particulate material with the highest possible concentration of large particles: the blocking effect and the wall effect.

Estymisvaikutus ilmenee kun an alueita,joihin suuremmat partikkelit eivät pääse geometrisista syistä, kuvat 37 ja 50. Tämän keksinnön periaatteiden mukaisesti nämä alueet täytetään hienommalla materiaalilla, mikä partikkeligeometrisen periaatteen mukaisesti pääsee näille alueille.The blocking effect occurs when the areas to which the larger particles cannot enter for geometric reasons are shown in Figures 37 and 50. According to the principles of the present invention, these areas are filled with a finer material which, according to the particle geometric principle, enters these areas.

Tämän keksinnön mukaista monivaiheisuutta, joka kuten yllä on mainittu, ei rajoitu DSP-materiaaleihin,vaan on aivan yleisesti sovellettavissa injektiomateriaaleihin, voidaan kuvata kiinteissä kappaleissa olevien onteloiden täyttömenetelmänä aineella (U), joka sisältää suuria partikkeleita,ja aineella (V), joka sisältää pieniä partikkeleita sellaisella tavalla, että aine V täyttää ainoastaan tilat, joihin aine U ei pääse, esitäyttämällä kaikki ontelon osat aineella V ja sen jälkeen aineella U aineen U korvatessa suurelta osin aineen V tiloissa,joihin se pääsee tunkeutumaan.The multistage of the present invention, which, as mentioned above, is not limited to DSP materials but is quite generally applicable to injection materials, can be described as a method of filling cavities in solids with a substance (U) containing large particles and a substance (V) containing small particles. particles in such a way that substance V only fills spaces in which substance U cannot enter, by pre-filling all parts of the cavity with substance V and then with substance U, with substance U largely replacing substance V in spaces into which it can penetrate.

Aine U on edullisesti Portland-sementtipohjäinen materiaali. Edelleen edullisen suoritusmuodon mukaisesti aine V on Portland-sementtipohjäinen materiaali. Vielä edullisemman suoritusmuodon mukaisesti aine U on DSP-materiaali ja aine V on DSP-materiaali.Substance U is preferably a Portland cement-based material. According to a further preferred embodiment, substance V is a Portland cement-based material. According to an even more preferred embodiment, substance U is a DSP material and substance V is a DSP material.

li es 72307 Täytettävät ontelot voivat olla esimerkiksi tiehyt, kanava tai putki, tai se voi olla pieni pyöreä ontelo, joka täytetään yllämainitun periaatteen mukaisesti "valamalla pintojen viereen tai niiden väliin".li es 72307 The cavities to be filled may be, for example, a duct, a channel or a pipe, or it may be a small circular cavity which is filled in accordance with the above principle "by casting next to or between the surfaces".

Ontelot, joihin aine injektoidaan,voivat sisältää ennen injek-tointia lisäkappaleita, kuten esisovitettua lujitetta, täyteainetta jne. Tärkeän keksinnön suoritusmuodon mukaisesti ontelo,johon inejtio suoritetaan,sisältää tangon, vaijerin, tai kaapelin tai useita tankoja, vaijereita tai kaapeleita.The cavities into which the substance is injected may contain, prior to injection, additional pieces such as pre-fitted reinforcement, filler, etc. According to an important embodiment of the invention, the cavity into which the injection is made includes a rod, wire, or cable or a plurality of rods, wires or cables.

Menetelmiä DSP-materiaalien valmistamiseksi käyttäen muovauk- sen apuna myöhemmin korvattavaa nestemäistä apuainetta_ DSP-muovausprosessi sopii erittäin hyvin parannettujen rakenteiden (jotka sisältävät partikkeleita, kuituja, kudosta, jne.) muovaamiseksi halutuilla yksinkertaisilla teknisillä järjestelyillä kuten sekoituksella, valulla, ruiskuvalulla, sumutuksella, harjauksella ja kuitujen kelauksella, jotka tyypillisesti suoritetaan huoneen lämpötilassa, jolloin hankalien työsuojelullisten toimenpiteiden käyttö ei ole välttämätöntä. Tämä on esitetty tässä hakemuksessa ja kansainvälisessä patenttihakemuksessa n:o PCT/DK79/00047 useille sementti/ silika/vesi-systeemeille.Methods for producing DSP materials using a liquid substitute to be replaced later with molding_ The DSP molding process is very well suited for molding improved structures (containing particles, fibers, fabric, etc.) by the desired simple technical arrangements such as mixing, casting, injection molding, spraying, injection molding, injection molding, injection molding by winding fibers, which are typically performed at room temperature, in which case the use of cumbersome occupational safety measures is not necessary. This is disclosed in this application and in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047 for several cement / silica / water systems.

DSP-tekniikan suora soveltaminen korkeissa lämpötiloissa, esimerkiksi metalli- tai lasisidosteisten DSP-materiaalien valmistamisessa tai terveydelle vaarallisissa olosuhteissa, esimerkiksi sellaisten muovipohjäisten DSP-materiaalien valmistuksessa, jotka perustuvat monomeeri/polymeerimuutokseen, aiheuttaa erittäin vaikeita komplikaatioita tai saattaa olla käytännössä mahdoton.The direct application of DSP technology at high temperatures, for example in the production of metal- or glass-bonded DSPs, or in hazardous conditions, for example in the production of plastic-based DSPs based on monomer / polymer transformation, causes very difficult complications or may be practically impossible.

Tämän keksinnön mukaisesti on mahdollista valmistaa sellaisia materiaaleja käyttäen hyväksi kaikkia DSP-muovausprosessin etuja ja eliminoimalla melkein kaikki valmistuksessa oletettavat komplikaatiot, esimerkkeinä metalli- ja lasisidosteiset DSP-materiaalit.According to the present invention, it is possible to manufacture such materials by taking advantage of all the advantages of the DSP molding process and by eliminating almost all the complications expected in the manufacture, for example metal- and glass-bonded DSP materials.

Tämä aikaansaadaan käyttämällä nestemäistä apuainetta muo- vausprosessissa ja korvaamalla apuaine myöhemmissä proses seissa.This is accomplished by using a liquid excipient in the molding process and replacing the excipient in subsequent processes.

86 7230786 72307

On mahdollista valita sellainen apuaine, joka on erittäin sopiva tiettyjen partikkelirakenteiden muovaamisessa DSP-materiaa-lien periaatteiden mukaisesti.It is possible to select an excipient which is very suitable for shaping certain particle structures according to the principles of DSP materials.

Nestemäinen apuaine voi tyypillisesti olla vesipohjainen, mutta voidaan valita myös muita nesteitä, esimerkiksi jos vesi aikaansaa epäedullisen vaikutuksen partikkelisysteemiin, esimerkiksi liuottamalla tai kemiallisella reaktiolla tai jos muulla nesteellä aikaansaadaan parempi reologinen käyttäytyminen kuin vesipohjaisella nesteellä.The liquid excipient may typically be aqueous, but other liquids may also be selected, for example, if water adversely affects the particulate system, for example by dissolution or chemical reaction, or if other liquid provides better rheological behavior than aqueous liquid.

Myös tässä suoritusmuodossa muovaus voidaan suorittaa millä tahansa muovausperiaatteella, joita on kuvattu tässä selityksessä.Also in this embodiment, the molding can be performed by any of the molding principles described in this specification.

Nestemäinen apuaine voidaan poistaa haihduttamalla tai korvaamalla toisella nesteellä kuten erittäin yksityiskohtaisesti on selitetty seuraavassa kappaleessa: "Erittäin kestävät ja lujat DSP-materiaalit". Nestemäinen apuaine voidaan säilyttää osittain tai kokonaan lopullisessa tuotteessa, esimerkiksi jos väliaikaiseen rakenteeseen halutaan tietty jäykkyys ennen lopullisen matriisia muovaavan nesteen suotautumista. Tyypillinen esimerkki on tästä kun nestemäisenä apuaineena on vesi, joka reagoi epäorgaanisen sidosaineen, esimerkiksi Portland-sementin kanssa, joka on osa partikkeleista B.The liquid excipient can be removed by evaporation or replacement with another liquid as explained in great detail in the following section: "Highly durable and strong DSP materials". The liquid excipient may be partially or completely retained in the final product, for example, if a certain stiffness is desired in the temporary structure prior to infiltration of the final matrix-forming liquid. A typical example of this is when the liquid excipient is water which reacts with an inorganic binder, for example Portland cement, which is part of the particles B.

Suotautuva neste voi esimerkiksi olla monomeeri tai monomeeri-nen seos, joka polymeroituu muodostaen halutun muovimatriisin, tai se voi olla vesi (tapauksessa, jossa vettä ei voida käyttää nestemäisenä apuaineena), nestemäinen metalli, rikki, tai lasi. Suotautuvan nesteen pitäisi edullisesti kostuttaa partikkelien pinnat, mikä tyypillisesti aikaansaadaan pinta-aktii-visilla aineilla. Suotautumista voidaan auttaa aiheuttamalla tyhjö ennen suotautumista, paineella tai mekaanisella täryllä, il 87 72307 mukaanlukien ultraäänikäsittely. Tuotteille,joissa sisäinen rakenne ei itsessään ole riittävän jäykkä vastustamaan suo-tautumisesta aiheutuvia voimia on tarpeellista käyttää ulkoisia stabiloivia voimia, esimerkiksi sulkemalla muottien väliin suotautumisprosessin ajaksi.For example, the leachable liquid may be a monomer or monomer mixture that polymerizes to form the desired plastic matrix, or it may be water (in which case water cannot be used as a liquid excipient), liquid metal, sulfur, or glass. The infiltrating liquid should preferably wet the surfaces of the particles, which is typically provided by surfactants. Leaching can be aided by creating a vacuum prior to leaching, by pressure or mechanical vibration, il 87 72307, including ultrasonic treatment. For products in which the internal structure itself is not sufficiently rigid to resist the forces of infiltration, it is necessary to use external stabilizing forces, for example by enclosing between the molds during the infiltration process.

Suotautuva neste voidaan valita sellaisella tavalla, että se aikaansaa halutut fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet kuten: 1. Mekaanisen lujuuden ja jäykkyyden.The infiltrating fluid can be selected in such a way that it provides the desired physical and chemical properties such as: 1. Mechanical strength and stiffness.

2. Plastisuuden.2. Plasticity.

3. Tietyt optiset ominaisuudet.3. Certain optical properties.

4. Tietyt termiset ominaisuudet.4. Certain thermal properties.

5. Tietyt sähköiset ominaisuudet.5. Certain electrical properties.

6. Tietyt kemialliset ominaisuudet.6. Certain chemical properties.

Erittäin kestävät ja lujat DSP-materiaalltHighly durable and strong DSP materials

Tiiviisti pakkautuneiden hienojen kuitujen tai lastujen käyttö yhdessä sellaisten erittäin hienojen partikkelien kanssa, jotka ovat yhden tai useamman kertaluokan pienempiä kuin kuidun halkaisija ja jotka ovat asettuneet kuitujen välisiin aukkoihin, avaa mahdollisuuksia valmistaa uusia erittäin lujia materiaaleja, joilla on voimakkaasti lisääntynyt kestävyys.The use of tightly packed fine fibers or chips in combination with very fine particles that are one or more orders of magnitude smaller than the fiber diameter and have settled in the gaps between the fibers opens up the possibility of producing new high-strength materials with greatly increased durability.

Materiaali, jolla on tähän asti tunnetuista materiaaleista lujin rakenne, on valmistettu lisäämällä suuri tilavuuskonsen-traatio erittäin vahvoja ja jäykkiä hienoja kuituja tai lastuja plastiseen matriisiin, tyypillisesti metallia kuten alumiinia, kobolttia, tai hopeaa tai orgaanista materiaalia (eri tyyppisiä muoveja). Erittäin hienot kuidut ovat lastuja, mukaanlukien A^O^-lastu^grafiittilastut, rautalastut, puolikuidut, piikarbidilastut, ja lasikuidut. Kuitutilavuus voi olla jopa 50-60 tilavuus-%.A material having the strongest structure of hitherto known materials is made by adding a high volume concentration of very strong and rigid fine fibers or chips to a plastic matrix, typically a metal such as aluminum, cobalt, or silver or organic material (various types of plastics). Very fine fibers are chips, including Al 2 O 3 chips, graphite chips, iron chips, semi-fibers, silicon carbide chips, and glass fibers. The fiber volume can be up to 50-60% by volume.

Suunnittelu perustuu siihen seikkaan, että kuidun vetojännitys lisääntyy kuidun dimension pienetessä, mikä johtuu kuitujen 88 72307 lisääntyvästä virheettömyydestä (sisäisten virheellisyyksien lukumäärä alenee). Hyvän kuormituksensiirron varmistamiseksi kuidut lisätään plastiseen matriisiin. Sellaiset materiaalit ovat tyypillisesti kehitetty hyvin suorituskykyisiksi, joilla on suuri lujuus/tiheys-suhde ja suuri kimmo-moduuli/tiheys-suhde,jota vaaditaan esimerkiksi avaruusalus-sovellutuksissa.The design is based on the fact that the tensile stress of the fiber increases as the dimension of the fiber decreases, which is due to the increasing defectlessness of the fibers 88 72307 (the number of internal defects decreases). To ensure good load transfer, the fibers are added to the plastic matrix. Such materials are typically developed to perform well with high strength / density ratios and high modulus / density ratios, such as those required in spacecraft applications.

Yllä mainittu pätee näiden yhdistelmien ylivoimaisiin ominaisuuksiin kuitujen suuntaisissa jännityksissä. Kun materiaalit ovat kuitujen suuntaisessa puristuksessa kappale rikkoutuu kuitujen nurjahtaessa ja matriisin leikkautuessa. Mekaanisesta vaikutuksesta, joka on suunnaltaan kuiduille vastakkainen (jännitys, puristus, kulutus), kappale rikkoutuu pääasiallisesti matriisin leikkautuessa. Kemiallisen ja termisen resistanssin, syttymättömyys mukaanlukien, määrää suuresti matriisimateriaalin massan ominaisuudet.The above applies to the superior properties of these combinations in the parallel directions of the fibers. When the materials are in the parallel compression of the fibers, the body breaks as the fibers buckle and the matrix cuts. Due to the mechanical action, which is opposite to the fibers (tension, compression, wear), the body breaks mainly when the matrix is cut. Chemical and thermal resistance, including non-flammability, are largely determined by the mass properties of the matrix material.

Periaatteessa näitä yllämainitun tyyppisten materiaalien puutteita voidaan vähentää, ts. niiden ominaisuuksia voidaan parantaa lujittamalla ja jäykistämällä matriisia. Jos matriisi-materiaali on massa (ts. ei saada kuituja), tämä voidaan tehdä esimerkiksi liittämällä siihen kovia, lujia partikkeleita edullisesti suurena tilavuuskonsentraationa.In principle, these shortcomings of the above-mentioned types of materials can be reduced, i.e. their properties can be improved by reinforcing and stiffening the matrix. If the matrix material is a mass (i.e. no fibers are obtained), this can be done, for example, by incorporating hard, strong particles, preferably in a high volume concentration.

Nämä periaatteet eivät kuitenkaan välittömästi sovellu ylläkuvattuihin erittäin paljon kuituja sisältäviin yhdistelmiin koska partikkelien lisääminen saattaisi vahingoittaa voimakkaasti tiiviisti järjestäytyneille erittäin hienoille kuiduille ja lastuille asetettua perusvaatimusta (ellei partikkelit ole vähintäin kertaluokkaa pienempiä kuin kuituhalkai-sija).However, these principles are not immediately applicable to the very high fiber combinations described above because the addition of particles could severely compromise the basic requirement for tightly arranged very fine fibers and chips (unless the particles are at least an order of magnitude smaller than the fiber diameter).

On tunnettua yhdistää erittäin hienoja tiivismuotoisia partikkeleita (koko alue noin 5 yUm - 50 A) sellaisiin massamateriaa-leihin, joita käytetään matriisina kuituyhdistelmissä.It is known to combine very fine densely shaped particles (size range about 5 μm to 50 Å) with pulp materials used as matrix in fiber combinations.

Il 72307 89Il 72307 89

Ei ole kuitenkaan tunnettua suorittaa tätä kysymyksessä oleville kuituyhdistelmille, mikä saattaa johtua suurista vaikeuksista sellaisten yhdistelmien valmistamisessa. Tavallinen tekniikka, joka perustuu matriisin kuitujärjestyksen suotauttamiseen nesteenä, ei salli erittäin hienojen partikkelien lisäämistä yksinkertaisena nesteessä olevana partikke-lisuspensiona, koska kuitujen geometrinen järjestys (tyypillisesti yhdensuuntaisesti järjestyneet, tiiviisti pakkautuneet sylinterimäiset kuidut) aiheuttaa valtavan suotautumis-vastuksen hylkien jopa pienet 50 A suuruiset partikkelit.However, it is not known to do this for the fiber combinations in question, which may be due to the great difficulties in preparing such combinations. The conventional technique, based on infiltrating the fiber sequence of the matrix as a liquid, does not allow the addition of very fine particles as a simple particle suspension in liquid because the geometric order of the fibers (typically parallel, tightly packed cylindrical fibers) causes a huge infiltration resistance.

Tämä keksintö käsittää aikaisemmin kuvattujen yhdistelmäraken-teiden muodostamisen käyttämällä erittäin tiiviisti pakkautuneita hienoja kuituja tai lastuja kiinteässä matriisissa (tyypillisesti metalli tai muovi),jossa - uutena seikkana - mat-riisimateriaali on lujitettu erittäin hienoilla kiinteillä partikkeleilla, joiden partikkelikoko on tyypillisesti 5 ^um -50 Ä, homogeenisesti ja/tai tiiviisti järjestäytyneessä matriisissa vahingoittamatta kuitujen tiiviin järjestyksen perusperiaatetta käyttämällä mekaanisesti yksinkertaista tuotantoprosessia kuitujen vahingoittamisen estämiseksi.The present invention involves the formation of previously described composite structures using highly tightly packed fine fibers or chips in a solid matrix (typically metal or plastic) in which, as a novelty, the matrix material is reinforced with very fine solid particles, typically 5 μm-50 Ä, in a homogeneously and / or tightly organized matrix without damaging the basic principle of tight order of fibers by mechanically using a simple production process to prevent damage to the fibers.

Tämän on tehnyt mahdolliseksi tässä hakemuksessa kuvattu DSP-materiaalien tuotetekniikan käyttö, joka perustuu partikkeli-rakenteen (tässä kuidut ja erittäin hienot partikkelit) muovaukseen yhdellä hellävaraisista muovausprosesseista, joka on tyypillinen DSP-materiaalien valmistukselle, käyttäen nestemäistä apuainetta muovausprosessin apuna ja sen jälkeen muuttaen nestemäinen apuaine toiseen nesteeseen näin aikaansaaden yhdistelmämateriaalin matriisi.This has been made possible by the use of the DSP materials product technique described in this application, which is based on molding a particle structure (here fibers and very fine particles) by one of the gentle molding processes typical of DSP materials, using a liquid adjuvant as a molding process. to the second liquid, thus providing a matrix of composite material.

Tyypillinen prosessin kulku on seuraava: 1. Muovaamalla kuitupartikkelirakenne nestemäistä apuainetta käyttäen, esimerkiksi vettä sisältävää dispergoivaa ainetta.A typical process flow is as follows: 1. Forming a fibrous particle structure using a liquid excipient, for example an aqueous dispersant.

2. Muovaus saattaa sisältää kuitujen, erittäin hienojen partikkelien ja nestemäisen apuaineen sekoituksen, ja massan 90 72307 valamisen mekaanisella leikkausprosessilla kuten valssauksella, puristamalla, tai ruiskuvalulla.2. Forming may involve mixing a mixture of fibers, very fine particles, and a liquid excipient, and mass 90 72307 by a mechanical cutting process such as rolling, pressing, or injection molding.

3. Muovaus saattaa sisältää parantuneen kuitujärjestelyn, tyypillisesti yksinkertaisen langan, verkon tai kudoksen kuitu-kelauksella samanaikaisesti lisäämällä apuainetta ja erittäin hienoja partikkeleja sisältävää lietettä, esimerkiksi suorittamalla kelaus lietteessä. Esimerkki tällä tavalla muodostetusta rakenteesta on esitetty kuvassa 5.3. The molding may include an improved fiber arrangement, typically by fiber winding of a single yarn, mesh or fabric, simultaneously with the addition of an excipient and a slurry containing very fine particles, for example by winding in a slurry. An example of a structure formed in this way is shown in Fig. 5.

4. Muovaus voidaan tehdä sumutustekniikalla, jossa kuidut ja erittäin hienojen partikkelien liete tuodaan samanaikaisesti .4. Forming can be done by a spray technique in which the fibers and the slurry of very fine particles are introduced simultaneously.

5. Usean tyyppisiä lisäaineita voidaan käyttää ennen muovaus-prosessia ja sen aikana suojelemaan kuituja ja varmistamaan hyvä kastuvuus ja dispersio.5. Several types of additives can be used before and during the molding process to protect the fibers and ensure good wettability and dispersion.

6. Nestemäinen apuaine poistetaan massasta, tyypillisesti poistetaan muotokappaleesta kaasumaisesta tilasta, mikä toteutetaan alentamalla apuaineen suhteellista höyrynpainetta ympäristössä, esimerkiksi lämmittämällä, vakuumilla, tai kemiallisella tai fysikaalisella höyryn absorptiolla.6. The liquid excipient is removed from the pulp, typically removed from the molded body in a gaseous state, which is accomplished by lowering the relative vapor pressure of the excipient in the environment, e.g., by heating, vacuum, or chemical or physical vapor absorption.

7. Apuaine voidaan myös korvata toisella nesteellä, esimerkiksi kapillaarisesti, liuottamalla tai paineella.7. The excipient may also be replaced by another liquid, for example capillary, by dissolution or by pressure.

8. Nestemäisen apuaineen täyttämää partikkelien välistä tilaa voidaan pienentää kemiallisella reaktiolla nestemäisen apuaineen ja partikkelien välillä.8. The space between particles filled by a liquid excipient can be reduced by a chemical reaction between the liquid excipient and the particles.

9. Partikkelien väliset tilat täytetään nestemäisellä matrii-simateriaalilla suotauttamalla (impregnoimalla), tyypillisesti siten kuin on kuvattu tässä selityksessä ja kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 selityksessä.9. The interparticle spaces are filled with a liquid matrix material by filtration (impregnation), typically as described in this specification and in the specification of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047.

10. Neste muutetaan kiinteään tilaan kiinteyttämällä (tyypillisesti metallit ja lasi) tai polymeroimalla (tyypillisesti 72307 91 polymeroituvat monomeerit), jota kontrolloidaan termisesti, kemiallisesti, tai radioaktiivisesti.10. The liquid is converted to a solid state by solidification (typically metals and glass) or polymerization (typically 72307 91 polymerizable monomers) which is thermally, chemically, or radioactively controlled.

Tämän keksinnön mahdollistamia uudentyyppisiä korkealaatuisia materiaaleja voidaan käyttää esimerkiksi korkeasuoritteisissa roottorin siivissä,ja lentokoneiden ja avaruusalusten osina.The new types of high quality materials made possible by this invention can be used, for example, in high-performance rotor blades, and as parts of aircraft and spacecraft.

Tämä osa keksintöä voidaan määritellä matriisin sisältävänä muotokappaleena, joka matriisi sisältää kuituja, joiden poi-kittaisdimensiot ovat pienempiä kuin 100 yum, ja kappaleita tai partikkeleita, joiden koko on noin 5 A - 0,5 ^um, homogeenisesti järjestäytyneinä ja edullisesti olennaisesti tiiviisti pakkautuneina kuitujen välisiin aukkoihin, matriisien kuitujen tilavuus-%:n ollessa vähintään 30. Edullisessa sovellu-tusmuodossa kuitujen tilavuus-% on vähintään 40, edullisesti 50-60 ja edullisimmin 70.This part of the invention can be defined as a matrix-containing shaped body comprising fibers having transverse dimensions of less than 100 μm and bodies or particles having a size of about 5 Å to 0.5 μm, homogeneously arranged and preferably substantially tightly packed with fibers. in the preferred embodiments, the volume% of matrix fibers is at least 30. In a preferred embodiment, the volume% of fibers is at least 40, preferably 50-60 and most preferably 70.

Erityisen sovellutusmuodon mukaisesti tällaisissa muotokappaleissa partikkelien välinen aine (I) on metallia tai plastista materiaalia.According to a particular embodiment, in such shaped bodies, the interparticle substance (I) is a metal or a plastic material.

Toisaalta keksintö koskee muotokappaleen valmistusmenetelmää, erityisesti sellaisen muotokappaleen, joka käsittää kuituja sisältävän matriisin, jolla on mitkä tahansa yllämainituista ominaisuuksista, mutta myös aivan yleisesti muotokappaletta, joka on muodostunut mistä tahansa DSP-matriisista, mainitun menetelmän sisältäessä nestemäisen apuaineen käytön DSP-muo-vausprosessissa ja apuaineen korvaamisen toisella halutulla partikkelien välisellä aineella yhdessä tai useammassa vaiheessa .On the other hand, the invention relates to a method of manufacturing a shaped body, in particular a shaped body comprising a fibrous matrix having any of the above properties, but also more generally a shaped body formed of any DSP matrix, said method comprising using a liquid excipient in a DSP molding process and replacing the excipient with another desired interparticulate in one or more steps.

LentotuhkaFly ash

Partikkelien A ja B valmistus ja niiden yhdistäminen DSP-materiaaliin ovat seikkoja, joilla on suuri käytännön merkitys lentotuhka/sementtipohjaisille DSP-materiaaleille. DSP-materiaalien laatu riippuu suuresti partikkeligeometriasta ja partikkelien dispersioasteesta tuoreessa materiaalissa.The preparation of particles A and B and their incorporation into DSP material are aspects of great practical importance for fly ash / cement-based DSP materials. The quality of DSP materials depends largely on the particle geometry and the degree of dispersion of the particles in the fresh material.

92 7230792 72307

Partikkeleiden A ja partikkeleiden B valmistamiseksi on olemassa useita menetelmiä ja myös juoksevien DSP-materiaalien valmistamiseksi on olemassa useita menetelmiä. DSP-materiaa-leihin, jotka pohjautuvat Portland-sementtiin tai vastaaviin aineisiin?erittäin hienot partikkelit A tuotetaan tyypillisesti saostamalla, kondensoimalla kaasufaasista, tai jauhamalla partikkeleita hienoksi. Yksi tärkeä tapa saada erittäin hienoja partikkeleita A ja hienoja partikkeleita B on lentotuhka voimalaitoksilta. Lentotuhka saadaan kuivana jauheena, joka tyypillisesti kerätään suodattimilta. Tämä materiaali voidaan yhdistää sementtiin ja mihin tahansa DSP-materiaalin osaaineeseen kuivana pulverina tai seoksena, joka sisältää kaikki tai osan DSP nesteistä (tyypillisesti vesi plus dispergoiva aine) tai sekoittaa mahdollisiin lisäaineisiin ja/tai hiekkaan ja/tai kiviin ja/tai kuituihin (märkänä tai kuivana).There are several methods for making particles A and particles B, and there are also several methods for making flowable DSP materials. For DSP materials based on Portland cement or the like, very fine particles A are typically produced by precipitation, condensation from the gas phase, or fine grinding of the particles. One important way to get very fine particles A and fine particles B is fly ash from power plants. Fly ash is obtained as a dry powder, which is typically collected from filters. This material can be combined with the cement and any component of the DSP material as a dry powder or mixture containing all or part of the DSP liquids (typically water plus dispersant) or mixed with any additives and / or sand and / or stones and / or fibers (wet or dry).

Lentotuhkaa voidaan parantaa DSP-materiaaleihin lisäämistä varten säätämällä lentotuhkan partikkelikokoa ja partikkeli-koko jakautumaa jauhamalla ja/tai erottamalla ja/tai poistamalla epätoivotut kemialliset komponentit.Fly ash can be improved for incorporation into DSP materials by adjusting the particle size and particle size distribution of the fly ash by grinding and / or separating and / or removing unwanted chemical components.

Hienontaminen voidaan suorittaa jauhamalla.Grinding can be performed by grinding.

DSP-materiaaleihin lisättäväksi käyttökelpoinen lentotuhka voidaan erottaa sellaisilla menetelmillä kuin seulominen, sähkösuodatus, vaahdotus tekniikat, jotka käyttävät hyväksi painovoimaa ja hitautta nesteissä (märkäerotus kuten sedimentaatio tai sentrifugointi) tai ilmaerotus (sellainen kuten käyttämällä sykloneja). Yllämainitut menetelmät voidaan suorittaa halutussa järjestyksessä.Fly ash useful for incorporation into DSP materials can be separated by methods such as screening, electrofiltration, flotation techniques that utilize gravity and inertia in liquids (wet separation such as sedimentation or centrifugation), or air separation (such as using cyclones). The above methods can be performed in the desired order.

Kun lehtotuhkaa käytetään DSP-materiaaleissa sen karkeus tyypillisesti vastaa vähintään ominaispinta-alaa (Blaine) 5000 2 2 cm /g, erityisesti vähintään 7000 cm /g ja usein vähintään 2 10000 cm /g. Kun hienoja partikkeleita sisältävä lentotuhkajae saadaan erotustekniikalla tyypillisesti partikkelit ovatWhen grate ash is used in DSP materials, its roughness typically corresponds to at least a specific surface area (Blaine) of 5000 2 2 cm / g, in particular at least 7000 cm / g and often at least 2 10000 cm / g. When a fly ash fraction containing fine particles is obtained by a separation technique, the particles are typically

IIII

93 72307 oleellisesti pallomaisia, ja siitä johtuen eräs tämän keksinnön sovellutus käsittää Ientotuhkajakeen, jolla ominais-pinta-ala on yllämainittu lentotuhkapartikkelien ollessa oleellisesti pallomaisia.93 72307 is substantially spherical, and therefore one embodiment of the present invention comprises a fly ash fraction having the above-mentioned specific surface area with the fly ash particles being substantially spherical.

Lentotuhka,jolla on nämä ominaisuudet on hyvin hyödyllinen materiaali valmistettaessa DSP-materiaaleja sementistä tai sementin tyyppisistä materiaaleista. Sellainen lentotuhka voidaan laivata tai kuljettaa muilla sopivilla tavoilla, esimerkiksi putkikuljetuksena, kuivana jauheena, nestemäisenä lietteenä, agglomeroidussa muodossa, puristettuna kakkuna tai muissa muodoissa, jotka on tunnettu jauhetekniikasta.Fly ash having these properties is a very useful material in the production of DSP materials from cement or cement-type materials. Such fly ash may be shipped or transported by other suitable means, for example by pipeline transport, dry powder, liquid slurry, agglomerated form, compressed cake or other forms known in powder technology.

Yleisesti ottaen DSP-materiaaleihin yhdistettävien erittäin hienojen partikkelien A ja partikkelien B valmistus voidaan suorittaa hajottamalla (jauhamalla hienoksi) suurempia partikkeleita (aggregaatteja) tai kasvattamalla partikkeleita kaasu- tai nestefaasista (tai usein kombinaationa, muodostamalla lopulliset partikkelit esimerkiksi saostamalla ja sen jälkeen esimerkiksi jauhamisprosessilla rikkoen lopullisista partikkeleista muodostuneet agglomeraatit).In general, the preparation of ultrafine particles A and particles B to be combined with DSP materials can be accomplished by disintegrating (finely grinding) larger particles (aggregates) or growing particles from the gas or liquid phase (or often in combination, forming final particles by, for example, precipitation and subsequent refining particle agglomerates).

Partikkelien hajoaminen voidaan aikaansaada mekaanisin keinoin. Yksi tapa on valmistaa nestemäisissä apuaineissa oleva dispersio, johon liittyy toinen tai molemmat yleisistä periaatteista, joiden mukaisesti a) nestemäisessä apuaineessa olevat partikkelit rikotaan (murskataan, leikataan, tai hierretään) kahden ulkopuolisen pinnan välissä tai b) hajoaminen tapahtuu partikkelien itsensä välisen hiertymisen tuloksena nesteessä. Molemmissa tapauksissa pinta-aktiivinen aine auttaa yksittäisten partikkelien murtumisjännityksen alentamisella ja/tai estämällä uudelleen aggregoituminen.Particle decomposition can be achieved by mechanical means. One way is to prepare a dispersion in liquid excipients involving one or both of the general principles of a) breaking (crushing, cutting, or grinding) particles in a liquid excipient between two external surfaces, or b) disintegration as a result of abrasion between the particles themselves in the liquid. In both cases, the surfactant helps to reduce the rupture stress of the individual particles and / or to prevent re-aggregation.

Toinen tapa saada aikaan partikkelien hajoaminen on samanlainen kuivaprosessi. Tyypillistä tekniikkaa on kuulajauhatus, kolloidijauhatus, plastinen jauhatus, (valssimylly), hiekka-jauhatus ja suurinopeuksinen kivijauhatus.Another way to cause particle decomposition is a similar dry process. Typical techniques are ball grinding, colloid grinding, plastic grinding, (roller mill), sand grinding and high speed stone grinding.

u 94 72307u 94 72307

Aivan yleisesti mitä tahansa jauhetekniikassa tunnettua menetelmää voidaan käyttää tähän tarkoitukseen.Quite generally, any method known in powder technology can be used for this purpose.

Kun hajotus ja mekaaninen dispergointi tapahtuu nesteessä on toivottavaa käyttää hyvin viskoosia liuoksia suuren leikkausjännityksen aikaansaamiseksi kohtalaisella leikkausasteel-la. Paksuntavan aineen lisääminen saattaa olla avuksi.When disintegration and mechanical dispersion take place in a liquid, it is desirable to use highly viscous solutions to provide high shear stress at a moderate degree of shear. Adding a thickener may be helpful.

Erittäin hienojen partikkelien aikaansaamiseksi käytetään tietyn tyyppisiä partikkelijauhamismenetelmiä. Yksi menetelmä on partikkelilähteenä, etenkin tyyppiä A olevien partikkelien, olevan materiaalin jauhaminen yhdessä toisen materiaalin kanssa, jota materiaalia ei käytetä partikkelien A lähteenä. Tämä toinen apumateriaali estää hienojen partikkelien A uudelleen-aggregoitumisen jauhamis- ja dispergoimisprosessin aikana. Apumateriaali voidaan joko poistaa tai käyttää toisessa vaiheessa halutun kappaleen muovauksen yhteydessä. Esimerkkinä mainitaan suolajauhatus, jossa suuri määrä suolaa jauhetaan yhdessä partikkeleita A muodostavan materiaalin kanssa. Suola poistetaan sitten tyypillisesti liuottamalla. Toinen uusi menetelmä on jäisen materiaalin jauhaminen, jossa partikkeleita A (edullisesti esijauhettuna) muodostaman materiaalin ja jauhamisessa käytettävä nestemäisen apuaineen esiseos jäädytetään ja sitten edelleen jauhetaan kiinteässä muodossa.Certain types of particle grinding methods are used to obtain very fine particles. One method is to grind the material as a source of particles, especially type A particles, together with another material which is not used as the source of particles A. This second auxiliary material prevents re-aggregation of the fine particles A during the grinding and dispersing process. The auxiliary material can either be removed or used in the second step in shaping the desired part. An example is salt grinding, in which a large amount of salt is ground together with the material forming the particles A. The salt is then typically removed by dissolving. Another new method is the grinding of an icy material, in which a premix of the material formed by the particles A (preferably pre-ground) and the liquid excipient used in the grinding is frozen and then further ground in solid form.

Partikkelien hienontuminen ja dispersio voidaan aikaansaada tai sitä voidaan auttaa sekoitusprosessin, kuljetuksen, ja/ tai muovauksen aikana.Particle comminution and dispersion can be achieved or assisted during the mixing process, transport, and / or molding.

Siten hieno jauhe valmistetaan (dispergoidaan) tyypillisesti myöhemmässä muovausprosessissa käytettävässä nesteessä, ja myös edullisesti myöhemmissä prosesseissa käytettävien dis-pergoivien apuaineiden kanssa.Thus, the fine powder is typically prepared (dispersed) in the liquid used in the subsequent molding process, and also preferably with the dispersing aids used in the subsequent processes.

Partikkelien dispergoiminen voi tapahtua sekoituksen yhteydessä missä tahansa käytettävien aineiden kombinaatiossa, esimerkiksi , li 72307 95 1) erittäin hienot partikkelit + neste 2) erittäin hienot partikkelit + neste + dispergoiva apuaine 3) liete, joka on mainittu kohdassa 1) tai 2) yhdessä partikkelien C kanssa (tyypillisesti kivi ja hiekka) 4) erittäin hienot partikkelit + mitkä tahansa kiinteät partikkelit (B ja/tai C) ilman dispergoivaa apuainetta tai sen kanssa (dispergoiva apuaine on tässä tapauksessa tyypillisesti yhdistettynä kuivaan jauheeseen).Dispersion of the particles can take place in connection with mixing in any combination of substances used, for example, li 72307 95 1) very fine particles + liquid 2) very fine particles + liquid + dispersing aid 3) slurry mentioned in 1) or 2) together with particles C with (typically rock and sand) 4) very fine particles + any solid particles (B and / or C) without or with a dispersing aid (the dispersing aid in this case is typically combined with a dry powder).

Dispersio voidaan aikaansaada tai sen muodostumista voidaan auttaa kuljetuksen yhteydessä, jolloin jauhe yhdistetään mihin tahansa muuhun komponenttiin putkissa, joissa kuljetus tyypillisesti tapahtuu suurella paineella.Dispersion can be provided or aided in its formation during transport, in which case the powder is combined with any other component in pipes, where transport is typically carried out at high pressure.

Dispersio voidaan aikaansaada tai sen muodostumista voidaan auttaa muovausprosessin aikana, esimerkiksi ruiskuvalulla, valssauksella, puristuksella, tärytiivistyksellä, ultraäänillä autetulla tiivistyksellä, jne.Dispersion can be provided or assisted during the molding process, for example, by injection molding, rolling, compression, vibratory compaction, ultrasonic assisted compaction, etc.

Varsinkin suurileikkauksiset prosessit kuten ruiskuvalu ja valssaus ovat hyödyllisiä. Mutta myös tehokas täry ja ultra-äänikäsittely voi auttaa dispergoitumista.Especially large shear processes such as injection molding and rolling are useful. But also effective vibration and ultra-sound treatment can help dispersion.

Muita periaatteita on muodostaa partikkelit kasvattamalla kaasu-tai nestetilasta käyttäen mitä tahansa kirjallisuudessa kuvattua tekniikkaa.Other principles are to form particles by growing from a gas or liquid state using any of the techniques described in the literature.

Erittäin hienojen partikkelien (partikkelit A) valmistus vaatii useita lisätoimenpiteitä:The production of very fine particles (particles A) requires several additional steps:

Partikkelien erotusta käytetään tyypillisesti halutun partikkelikoon ja muodon aikaansaamiseksi (ja joidenkin partikkelien tapauksessa myös halutun tyyppisten partikkelien aikaansaamiseksi (haluttu kemiallinen, minerologinen, magneettinen jne. rakenne)).Particle separation is typically used to provide the desired particle size and shape (and in the case of some particles, also to provide particles of the desired type (desired chemical, mineralological, magnetic, etc. structure)).

72307 9672307 96

Esimerkki 1Example 1

Esimerkissä käytettävät materiaalit olivat seuraavat:The materials used in the example were as follows:

Valkoinen Portland-sementti: Ominaispinta-ala (Blaine) 4380 2 3 cm /g. Tiheys (oletettu) 3,15 g/cm .White Portland Cement: Specific Area (Blaine) 4380 2 3 cm / g. Density (assumed) 3.15 g / cm.

Silikajauhe: Hieno pallomainen SiO~-pitoinen jauhe. Ominais- ^ 2 pinta-ala (määritetty BET-tekniikalla) noin 250 000 cm /g, vastaten keskimääräistä partikkelihalkaisijaa 0,1 ,u. Tiheys 3 2,22 g/cm .Silica powder: Fine spherical SiO ~ -containing powder. The specific surface area (determined by the BET technique) is about 250,000 cm / g, corresponding to an average particle diameter of 0.1. Density 3 2.22 g / cm.

Bauksiitti: Tulenkestävä kalsinoitu bauksiitti, 85 % Al-O.., 3 3 z ·* tiheys 3,32 g/cm hiekalle 0-4 mm, 3,13 g/cm kivelle 4-10 mm.Bauxite: Refractory calcined bauxite, 85% Al-O .., 3 3 z · * density 3.32 g / cm for sand 0-4 mm, 3.13 g / cm for stone 4-10 mm.

Il 72307 97Il 72307 97

Mighty: Niinkutsuttu betonin superplastisoija, korkeasti kondensoituneen naftaleenisulfonihappo/formaldehydikondensaa-tin natriumsuola, josta tyypillisesti yli 70 % muodostuu molekyyleistä jotka sisältävät 7 tai useamman naftaleenirenkaan.Mighty: A so-called concrete superplasticizer, the sodium salt of a highly condensed naphthalenesulfonic acid / formaldehyde condensate, typically more than 70% of which consists of molecules containing 7 or more naphthalene rings.

33

Tiheys noin 1,6 g/cm kohti. Saatavana joko kiinteänä jauheena tai vesiliuoksena (42 paino-% Mighty1ä, 58 paino-% vettä) .Density per 1.6 g / cm. Available as either a solid powder or an aqueous solution (42 wt% Mighty, 58 wt% water).

Vesi: Vesijohtovesi.Water: Tap water.

Sylinterimäisten betonikoekappaleiden valmistus märästä betonista, johon on sekoitettu silikajauhe/sementtisidosainetta ja kalsinoitua bauksiittihiekkaa ja kiviä:Manufacture of cylindrical concrete specimens from wet concrete mixed with silica powder / cement binder and calcined bauxite sand and stones:

Betonikoekappaleet valmistettiin yhdestä 23 litran panoksesta, jolla panoksella oli seuraava koostumus:The concrete specimens were made from a single batch of 23 liters with the following composition:

Silikajauhe: 3200 gSilica powder: 3200 g

Valkoinen Portland-sementti: 16000 gWhite Portland cement: 16000 g

Bauksiitti 4-10 mm: 32750 gBauxite 4-10 mm: 32750 g

Bauksiitti 0-4 mm: 10900 gBauxite 0-4 mm: 10900 g

Mighty (jauhe): 250 gMighty (powder): 250 g

Vesi: 2980 gWater: 2980 g

SekoitusBlend

Karkeat aggregaatit, sementti ja Mighty-jauhe sekoitettiin kuivana 50 litran siipisekoittajassa 5 minuutin ajan. Sen jälkeen silikajauhe lisättiin ja sekoitusta jatkettiin 10 minuuttia. Vesi lisättiin ja sekoitusta jatkettiin noin 10 minuuttia.The coarse aggregates, cement, and Mighty powder were mixed dry in a 50-liter paddle mixer for 5 minutes. The silica powder was then added and stirring was continued for 10 minutes. Water was added and stirring was continued for about 10 minutes.

MärkäbetöniMärkäbetöni

Betoni oli pehmeä ja helposti työstettävä.The concrete was soft and easy to work with.

Valu 20°C:n lämpötilassa valettiin 6 betonisylinteriä, joiden halkaisija oli 10 cm, korkeus 20 cm ja joissa oli 2 kantta, (40 x 30 x 5 cm). Koekappaleisiin kohdistettiin täry 10-30 98 7 2 3 0 7 sekunnin ajan standarditärypöydässä (50 Hz).Casting At 20 ° C, 6 concrete cylinders with a diameter of 10 cm, a height of 20 cm and 2 covers (40 x 30 x 5 cm) were cast. The test pieces were vibrated for 10-30 98 7 2 3 0 7 seconds on a standard vibrating table (50 Hz).

Kuivatus Välittömästi valun jälkeen sylinterien suljetut muotit upotettiin 60°C:seen veteen ja kuivattiin 5 päivää. Kannet peitettiin muovikalvolla ja kuivattiin yksi päivä 60°C: ssa ilmassa, jonka jälkeen ne upotettiin 60°C:seen veteen ja kuivattiin 4 päivää. Kuivauksen jälkeen koekappaleet avattiin muoteistaan ja niitä varastoitiin 20°C:ssa ilmassa ja noin 70 %:n suhteellisessa kosteudessa testaukseen asti (testaus suoritettiin 30 päivän aikana lämpökäsittelyn jälkeen).Drying Immediately after casting, the closed molds of the cylinders were immersed in water at 60 ° C and dried for 5 days. The lids were covered with a plastic film and dried for one day at 60 ° C in air, after which they were immersed in 60 ° C water and dried for 4 days. After drying, the specimens were opened from their molds and stored at 20 ° C in air and about 70% relative humidity until testing (testing was performed within 30 days after heat treatment).

TestausTesting

Kuudelle betonisylinterille määritettiin tiheys, äänen-nopeus, dynaaminen kimmomoduuli, puristuslujuus ja kuormi-tus/venymäkuvaaja (kuormitus/venymäkuvaaja määritettiin ainoastaan kahdelle koekappaleelle).Density, sound-speed, dynamic modulus of elasticity, compressive strength, and load / strain curve were determined for the six concrete cylinders (load / strain curve was determined for only two specimens).

Alla olevassa taulukossa on esitetty koetulokset.The table below shows the test results.

Taulukko ITable I

Kovetetun betonin ominaisuudet.Properties of hardened concrete.

Tiheys Äänen Dynaaminen Puristus- Staattinen nopeus kimmomoduu- lujuus kimmomoduu- _li_ li 3 2878 kg/m 6150 m/s 109 000 MPa 217,5 MPa 78 000 MPa (keskihajonta 6,2 MPa) it 99 7 2 307Density Sound Dynamic Compression Static speed modulus of elasticity modulus of elastic modulus 3 2878 kg / m 6150 m / s 109 000 MPa 217.5 MPa 78 000 MPa (standard deviation 6.2 MPa) it 99 7 2 307

Kuvassa 1, kuvaajassa a nähdään kuormitus/venymäsuhde yhdelle sylintereistä. Kuvassa esitetään vertauksena kuormitus/ venymäkuvaaja (kuvaaja c) vastaavasti normaalilaatuisesta betonista valmistetulle koekappaleelle (puristuslujuus 50,6 MPa) ja korkealaatuisesta kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 mukaisesta betonista valmistetulle kappaleelle, joka on valmistettu samantyyppisestä korkealaatuisesta sidosaineesta kuin mitä on käytetty tässä esimerkissä, mutta normaali kvartsihiekan ja graniittikiven kanssa (kuvaaja b, puristuslujuus 130 MPa).Figure 1, graph a, shows the load / elongation ratio for one of the cylinders. The figure shows a comparison of the load / elongation curve (graph c) for a test piece made of normal quality concrete (compressive strength 50.6 MPa) and a piece made of high quality concrete according to International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, made of the same type of high quality binder used here. in the example, but with normal quartz sand and granite rock (graph b, compressive strength 130 MPa).

Esimerkki 2Example 2

Hiekan ja kiven jauhetiivistys.Powder compaction of sand and stone.

Tarkoituksena arvioida useiden hiekka-ja kivimateriaalien vastustuskyky hajota jauhetiivistyksessä, ja varsinkin verrata luonnollisia betonin aggregaatteja erityisen lujiin ja koviin materiaaleihin.The purpose is to evaluate the resistance of several sand and stone materials to decomposition in powder compaction, and in particular to compare natural concrete aggregates with particularly strong and hard materials.

Materiaalitmaterials

Kvartsihiekka 0,25-1 mm, kvartsihiekka 1-4 mm, murskattu graniitti 4-8 mm, tulenkestävä bauksiitti 0-4 mm, tulenkestävä bauksiitti 4-10 mm, piikarbidi 0,5-2 mm (Qual. 10/F PS-K Arendal Smeltevaerk A/S, Ejdenhavn, Norja) .Quartz sand 0.25-1 mm, quartz sand 1-4 mm, crushed granite 4-8 mm, refractory bauxite 0-4 mm, refractory bauxite 4-10 mm, silicon carbide 0.5-2 mm (Qual. 10 / F PS- K Arendal Smeltevaerk A / S, Ejdenhavn, Norway).

100100

KommentitComments

Yksittäiset partikkelifraktiot ovat jakautuneet suhteellisen tasaisesti suurimman ja pienimmän raekoon (partikkelikoko) suhteen ollessa 4 tai sen alle.The individual particle fractions are relatively evenly distributed with a maximum and minimum grain size (particle size) of 4 or less.

JauhetiivistysJauhetiivistys

Yksittäiset hiekka ja kivi fraktionäytteet puristettiin yksi-akselisella muottipuristimella. Tiivistyslaite muodostui sylinterimäisestä muottisylinteristä, joka oli avoin molemmista päistä, ja kahdesta sylinterimäisestä männästä (muotti-sylinterin halkaisijan ollessa 30 mm, jauheen täyttökorkeuden ollessa noin 32 mm ja puristuksen jälkeen 16-23 mm riippuen jauhetyypistä) .The individual sand and stone fraction samples were compressed with a uniaxial mold press. The sealing device consisted of a cylindrical mold cylinder open at both ends and two cylindrical pistons (with a mold-cylinder diameter of 30 mm, a powder filling height of about 32 mm and after compression 16-23 mm depending on the type of powder).

Kuivat materiaalit kaadettiin löyhästi sylinteriin. Puristus suoritettiin Instron-koelaitteella, jolla oli vakio tiivis-tysnopeus (5 mm/min) ja tiivistyspaine aina 350 MPa, minkä jälkeen painetta alennettiin liikuttamalla mäntää vastakkaiseen suuntaan. Piirrettiin tiivistyksen ja paineenalennusta vastaava voima/siirtymäkuvaaja.The dry materials were loosely poured into the cylinder. Compression was performed on an Instron tester with a constant compaction speed (5 mm / min) and a compression pressure of up to 350 MPa, after which the pressure was reduced by moving the piston in the opposite direction. A force / displacement graph corresponding to sealing and depressurization was plotted.

TuloksetScore

Voima/siirtymäkuvaajasta tehtiin yksittäisille materiaaleille tiivistyspaine vertailuja identtisen "tiheyden" aikaansaamiseksi. Tulokset on esitetty alla olevassa taulukossa II.From the force / displacement plot, sealing pressure comparisons were made for individual materials to obtain identical "density". The results are shown in Table II below.

,01 72307, 01 72307

Taulukko IITable II

Tiivistyspaine, MPa, tiivistysasteen funktiona. Tiivistys-aste on partikkelien tilavuuden ja kokonaisjauhemassatila-vuuden välinen suhde (toisin ilmaistuna: 1 - huokoisuus)Sealing pressure, MPa, as a function of degree of sealing. The degree of compaction is the ratio between the volume of the particles and the total volume of the powder mass (in other words: 1 - porosity)

Puristus- Graniitti Kvartsi Kvartsi Bauksiitti Bauksiitti Piikar-aste bidi 4-8 rtm 1-4 mm 0,25-1 imi 4-10 nm 0-2 nm 0,5-2 nm 0,70 16 10 24 36 61 48 0,75 29 23 42 61 110 82 0,80 59 43 76 95 194 145Compression Granite Quartz Quartz Bauxite Bauxite Peak degree bidi 4-8 rtm 1-4 mm 0.25-1 imi 4-10 nm 0-2 nm 0.5-2 nm 0.70 16 10 24 36 61 48 0, 75 29 23 42 61 110 82 0.80 59 43 76 95 194 145

Cn huomattava, että tiivistyspaine saman tiiviyden aikaansaamiseksi on huomattavasti korkeampi koville materiaaleille (bauksiitti ja piikarbidi) kuin materiaaleille, joita tavallisesti käytetään betonin lisäaineina (graniitti ja kvartsi).Cn note that the compaction pressure to achieve the same tightness is significantly higher for hard materials (bauxite and silicon carbide) than for materials commonly used as concrete admixtures (granite and quartz).

Kommentteja:comments:

Jauhetiivistystekniikan sopiva partikkelien lujuuden vertaamiseen, edellyttäen, että useilla partikkelimateriaaleilla tai partikkeliyhdisteillä on suunnilleen sama partikkeligeometria ja edellyttäen, että partikkelikoko on suhteellisen suuri verrattuna muottisylinteridimensioihin. Nämä olosuhteet on kohtalaisesti täytetty kvartsihiekalla ja hienolla bauksiitil-la suoritetuissa kokeissa (näissä tapauksissa partikkelit ovat tiiviitä, pyöreitä ja pieniä). Graniittikivellä ja karkealla bauksiitilla suoritetuissa kokeissa partikkeli/muottisuhde oli jonkin verran liian suuri (noin 0,2-0,3) mahdollistamaan kvartsihiekalla ja hienolla bauksiitilla suoritettujen kokeiden tulosten suoran vertailun. Toisaalta näiden kahden keskinäinen vertailu on perusteltua. On vaikeata verrata piikarbi-dilla suoritettujen kokeiden tuloksia muiden tulosten kanssa, koska tällä jauhemateriaalilla, päinvastoin kuin kaikilla muilla materiaaleilla, on hyvin terävät kulmat.The powder compaction technique is suitable for comparing particle strength, provided that multiple particle materials or particle compounds have approximately the same particle geometry and provided that the particle size is relatively large compared to the mold cylinder dimensions. These conditions are moderately met in experiments with quartz sand and fine bauxite (in these cases, the particles are dense, round, and small). In the experiments with granite rock and coarse bauxite, the particle / mold ratio was somewhat too high (about 0.2-0.3) to allow a direct comparison of the results of the experiments with quartz sand and fine bauxite. On the other hand, a comparison between the two is justified. It is difficult to compare the results of experiments with silicon carbide with other results because this powder material, unlike all other materials, has very sharp angles.

Esimerkki 3Example 3

Korkealaatuinen laastiHigh quality mortar

Valmistettiin kahden tyyppisiä laastiseoksia, joista kummatkin 102 72307 perustuivat huonosti alkalisulfaattia kestävään Portland-sementtiin, silikajauheeseen ja Mighty'yn, mutta joissa käytettiin eri tyyppistä hiekkaa, nimittäin tulenkestävää bauksiittia ja piikarbidia (Qual. 10/F PS-K, Arendal Smeltevaerk A/S, Ejdenhavn, Norja). Tarkoituksena oli tutkia erittäin lujasta hiekasta tehdyn laastin mekaanisia ominaisuuksia, vertaa esimerkkiä esimerkkiin 2, ja erittäin lujaa silika/sementtisidosainetta, jota on kuvattu kansainvälisessä patenttihakemuksessa n:o PCT/DK79/00047. Kaikissa seoksissa käytettiin seuraavia yleisiä komponentteja (yhtä panosta kohti):Two types of mortar mixtures were prepared, each 102 72307 based on poorly alkali sulphate resistant Portland cement, silica powder and Mighty, but using different types of sand, namely refractory bauxite and silicon carbide (Qual. 10 / F PS-K, Arendal Smeltevaerk , Ejdenhavn, Norway). The purpose was to study the mechanical properties of a mortar made of very strong sand, compare the example with Example 2, and the very strong silica / cement binder described in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047. The following general components (per batch) were used in all mixtures:

Silikajauhe 645 gSilica powder 645 g

Huonosti alkaalisulfaattia kestävä Portland-sementti 2706 g 42 %:nen Mighty-liuos 195 gPoorly alkaline sulphate resistant Portland cement 2706 g 42% Mighty solution 195 g

Bauksiittilaastissa käytettiin seuraavia komponentteja:The following components were used in the bauxite mortar:

Bauksiitti 0-4 mm 6104 gBauxite 0-4 mm 6104 g

Vesi (mukaanlukien Mighty-liuoksessa oleva vesi) 387 gWater (including water in Mighty's solution) 387 g

Laastissa, jossa oli piikarbidia käytettiin seuraavia komponentteja:The following components were used in the mortar containing silicon carbide:

Piikarbidi 5755 gSilicon carbide 5755 g

Vesi (mukaanlukien Mighty-liuoksessa oleva vesi) 487 g Käytetyt hiekan, sementin ja Mighty'n tilavuusosat ovat samat kuin osuudet, joita on käytetty esimerkissä 9 kansainvälisessä patenttihakemuksessa n:o PCT/DK79/00047. Laastissa, jossa oli bauksiittia, veden määrä oli myös sama kuin esimerkissä 9 kansainvälisessä patenttihakemuksessa n:o PCT/DK79/ 00047, kun taas veden määrä laastissa, jossa oli piikarbidia, oli huomattavasti suurempi. Tämä johtuu siitä seikasta, ettäWater (including water in Mighty solution) 487 g The volume fractions of sand, cement and Mighty used are the same as those used in Example 9 in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047. The amount of water in the mortar with bauxite was also the same as in Example 9 in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, while the amount of water in the mortar with silicon carbide was considerably higher. This is due to the fact that

IIII

103 72307 piikarbidihiekka on hyvin teräväkulmaista ja siksi se vaatii helpommin juoksevan silika/sementtipastan ja/tai suuremman määrän (tilavuutta) pastaa.103 72307 SiC sand is very sharp angled and therefore requires a more easily flowing silica / cement paste and / or a larger amount (volume) of paste.

Kummankin tyyppistä laastia valmistettiin kaksi panosta, joista toisella oli ylläkuvattu koostumus ja toinen panos oli kooltaan kaksinkertainen.Two batches of each type of mortar were prepared, one with the composition described above and the other batch double in size.

Sekoitus ja valuMixing and casting

Sekoitus suoritettiin sekoituskoneessa, jossa oli kiertoliike käyttäen sekoituslapaa. Sekoituksessa noudatettiin seuraavaa menettelyä: 1) Kuivasekoitetaan hiekka, sementti + täyteaine 5 minuuttia.Mixing was performed in a mixing machine with rotary motion using a mixing paddle. The following procedure was followed for mixing: 1) Dry mix sand, cement + aggregate for 5 minutes.

2) Lisätään suurin osa siitä vesimäärästä, joka ei muodosta osaa betonin plastisoijaliuoksesta. Noin 50 ml vettä jätetään myöhempään käyttöön huuhteluvedeksi. Jatketaan sekoitusta 5 minuuttia.2) Add most of the amount of water that does not form part of the concrete plasticizer solution. About 50 ml of water is left for later use as rinsing water. Continue stirring for 5 minutes.

3) Lisätään betonin plastisoijaliuos ja sen jälkeen huuhdotaan astia yllämainitulla 50 ml :11a vettä sen varmistamiseksi,että kaikki betonin plastisoija on lisätty seokseen. Sekoitetaan noin 10 minuuttia.3) Add the concrete plasticizer solution and then rinse the container with the above 50 ml of water to ensure that all the concrete plasticizer has been added to the mixture. Stir for about 10 minutes.

Laastiseokset käyttäytyivät kuten erittäin viskoosit nesteet ja ne valettiin sylinterimäisiin muotteihin (korkeus 20 cm, halkaisija 10 cm) standardi tärypöydässä (50 Hz). Valuaika oli noin 1 minuutti. Koekappaleet (suljetuissa muoteissa) kuivattiin vedessä 80°C:een lämpötilassa 4 päivää.Mortar mixtures behaved like highly viscous liquids and were cast into cylindrical molds (height 20 cm, diameter 10 cm) in a standard vibrating table (50 Hz). The casting time was about 1 minute. The test pieces (in closed molds) were dried in water at 80 ° C for 4 days.

Testaus Määritettiin tiheys, äänennopeus, dynaaminen kimmomoduuli, puristuslujuus ja kuormitus/venymäkuvaaja. Puristuslujuus ja kuormitus/venymäkuvaaja määritettiin 500 tonnin hydrauli-puristimessa käyttäen kuormituksen muutosnopeutta 0,5 MPa 72307 104 per sekunti. Saadut tulokset on esitetty taulukossa III:Testing Density, speed of sound, dynamic modulus of elasticity, compressive strength, and load / strain plot were determined. The compressive strength and load / elongation curve were determined in a 500 ton hydraulic press using a load change rate of 0.5 MPa 72307 104 per second. The results obtained are shown in Table III:

Taulukko IIITable III

Kuivan laastin ominaisuudet arvioituna sylinterimäisen koekappaleen mittausten perusteella (korkeus 20 cm, halkaisija 10 cm)Properties of dry mortar as assessed on the basis of measurements of a cylindrical specimen (height 20 cm, diameter 10 cm)

Bauksiitti- Piikarbidilaasti laastiBauxite- Silicon carbide mortar

Tiheys (kg/cm3) 2853 (6)x) 2640 (6)x) Äänennopeus m/s 6449 (6)X^ 6443 (6)X^Density (kg / cm3) 2853 (6) x) 2640 (6) x) Speed of sound m / s 6449 (6) X ^ 6443 (6) X ^

Dynaaminen kimmo- . .Dynamic elastic. .

moduuli MPa 118600 (6)X' 109600 (6)*'module MPa 118600 (6) X '109600 (6) *'

Puristuslujuus ja sen keskihajonta (MPa) 248.0 SD 7,7 184,3 SD 5,9 (6)x (4)x Ä ) = kokeiden lukumääräCompressive strength and its standard deviation (MPa) 248.0 SD 7.7 184.3 SD 5.9 (6) x (4) x Ä) = number of tests

Kuormitus/venymämittaukset suoritettiin kahdella koekappaleella kustakin sarjasta. Näytteitä kuormitettiin kuormalla, joka vastasi noin 60 % murtumiskuormituksesta ja sen jälkeen kuormitus lopetettiin, jonka jälkeen niitä kuormitettiin uudelleen murtumiseen asti määrittämättä kuormituksen ja venymän välistä suhdetta. Joitakin näytteistä kuormitettiin ja sen jälkeen vapautettiin kuormitus useita kertoja.Load / strain measurements were performed on two specimens from each series. The specimens were loaded with a load corresponding to about 60% of the fracture load and then the load was stopped, after which they were reloaded until fracture without determining the relationship between load and elongation. Some of the samples were loaded and then relieved several times.

Kuormitus/venymäkuvaaja bauksiittilaastille oli käytännöllisesti katsoen suora viiva kautta koko mittausalueen (0-150 tai 160 MPa), jonka kaltevuus (sekantti) vastasi kimmomoduulia 84300 MPa. Toistuvasti kuormittamalla ja vapauttamalla kuorma huomattiin ainoastaan vähäistä hystereesiä.The load / strain curve for the bauxite mortar was a virtually straight line over the entire measuring range (0-150 or 160 MPa) with a slope (secant) corresponding to an elastic modulus of 84300 MPa. With repeated loading and unloading, only slight hysteresis was observed.

Kuormitus/venymäkuvaajat laastille, jossa oli piikarbidia, (mittausalue 0-100 MPa) taipuivat jonkin verran alkuperäisen kaltevuuden vastatessa kimmomoduulia 86000 MPa ja kimmomoduu-lia 100 MPa:n paineessa 72000 MPa. Toistuvalla 100/120/140/ 160 MPa:n kuormituksella piikarbidista valmistetussa koekappaleessa ilmeni merkittävää hystereesiä, mikä osoitti sisäisen rakenteen heikkenemisen.The load / elongation curves for a mortar with silicon carbide (measuring range 0-100 MPa) flexed somewhat with an initial slope corresponding to an elastic modulus of 86000 MPa and an elastic modulus of 100 MPa at a pressure of 72000 MPa. With repeated loading of 100/120/140/160 MPa, the silicon carbide test piece showed significant hysteresis, indicating a deterioration of the internal structure.

1 05 723071 05 72307

Sellaisten laastien puristuslujuuteen, joissa oli bauksiit-tia, ei 150-160 MPa esikuormitus vaikuttanut merkittävästi, kun taas sellaisen laastin lujuus, jossa oli piikarbidia, oli huomattavasti alhaisempi näytteillä, joita oli aiemmin kuormitettu.The compressive strength of mortars with bauxite was not significantly affected by preloading at 150-160 MPa, while the strength of a mortar with silicon carbide was significantly lower on samples previously loaded.

Puristuslujuuden arvot piikarbidilaastista valmistetuille esikuormitetuille koekappaleille eivät siksi ole mukana taulukon IV tuloksissa.Compressive strength values for preloaded specimens made of silicon carbide mortar are therefore not included in the results in Table IV.

Tulosten tarkasteluReview of results

On huomattava, että laasti,jossa on bauksiittihiekkaa on erittäin lujaa ja jäykkää ja sen puristuslujuus on 248 MPa (maksimiarvo kahdelle koekappaleista oli 254,2 MPa vastaten yli 200 tonnin kuormaa). Murtuminen eteni suuressa määrin bauksiittihiekan läpi, osoittaen mahdollisuuden valmistaa vielä lujempaa laastia käyttämällä vielä lujempia hiekkamate-riaaleja.It should be noted that mortar with bauxite sand is very strong and rigid and has a compressive strength of 248 MPa (the maximum value for two of the specimens was 254.2 MPa corresponding to a load of more than 200 tons). The fracture progressed largely through the bauxite sand, demonstrating the ability to produce even stronger mortar using even stronger sand materials.

Sellaisen laastin puristuslujuus, jossa laastissa on piikarbidia, oli huomattavasti alhaisempi (184,3 MPa) eikä ole paljoa korkeampi kuin vastaavalle kvartsihiekkaa sisältävälle laastille (160-179 MPa, katso kansainvälinen patenttihakemus n:o PCT/DK79/00047, esimerkki 9), mikä saattaa näyttää oudolta siihen nähden, että piikarbidi itsessään on hyvin kovaa ja lujaa. Syy on epäilemättä se, että laastiin, jossa on pii-karbidia,käytetään huomattavasti enemmän vettä kuin laastiin, jossa on bauksiittia ja laastiin jossa on kvartsihiekkaa, johon on viitattu kansainvälisessä patenttihakemuksessa n:o PCT/DK79/00047. Tämän seurauksena on huomattavasti heikompi sidosaine. Vesi/jauhesuhde (kokonaisvesi suhteessa sementti + silikapaino-osaan) oli 0,149 bauksiitti-tai kvartsilaasteille ja 0,179 piikarbidilaastille. Murtuma eteni suuressa määrin piikarbidipartikkelien ulkopuolella. Tämä verrattuna taipuneeseen kuormitus/venymäkuvaajaan ja suureen hystereesiin, fnikä on tyypillistä hauraille materiaaleille, missä partikkelit ovat huomattavasti lujempia kuin matriisi) osoittaa mahdolli- 106 7 2 307 suuden aikaansaada huomattavasti suurempi lujuus parantamalla matriisia. Tämä voidaan aikaansaada alentamalla vesi/jauhe-suhdetta esimerkiksi arvoon 0,13-0,15, mikä on mahdollista käyttämällä jonkin verran korkeampaa piikarbidihiekkaa ja/tai suurempaa määrää sementtiä ja silikaa.The compressive strength of a mortar containing silicon carbide was significantly lower (184.3 MPa) and not much higher than that of the corresponding quartz sand mortar (160-179 MPa, see International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047, Example 9), which may seem strange in that silicon carbide itself is very hard and strong. The reason is undoubtedly that significantly more water is used for the silicon carbide mortar than for the bauxite mortar and the quartz sand mortar referred to in International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047. As a result, there is a much weaker binder. The water / powder ratio (total water to cement + silica weight fraction) was 0.149 for bauxite or quartz mortars and 0.179 for silicon carbide mortar. The fracture progressed largely outside the silicon carbide particles. This, compared to the bent load / strain curve and high hysteresis, is typical of brittle materials where the particles are considerably stronger than the matrix) indicates the possibility of providing significantly higher strength by improving the matrix. This can be achieved by lowering the water / powder ratio to, for example, 0.13-0.15, which is possible by using somewhat higher silicon carbide sand and / or a larger amount of cement and silica.

Lisäksi valmistettiin 16 sylinteriä bauksiittilaastista, joilla sylintereillä on sama koostumus ja käyttäen samaa tekniikkaa kuin yllä sillä erolla, että bauksiitti oli aikaisemmasta panoksesta.In addition, 16 cylinders of bauxite mortar were made, having the same composition and using the same technique as above, except that the bauxite was from the previous charge.

Tarkoituksena oli tutkia useita mekaanisia ominaisuuksia.The purpose was to study several mechanical properties.

Aluksi määritettiin kaikille 16 kappaleelle tiheys, äänenno-peus ja dynaaminen kimmomoduuli. Vetolujuus määritettiin ohjeellisena kahdelle koekappaleelle.Initially, density, sound rate, and dynamic modulus of elasticity were determined for all 16 bodies. The tensile strength was determined as a guide for the two test pieces.

Tulokset on esitetty alla.The results are shown below.

Tiheys 2857 kg/m^ Äänennopeus 6153 m/sDensity 2857 kg / m ^ Speed of sound 6153 m / s

Dynaaminen kimmomoduuli 108 200 MPaDynamic modulus of elasticity 108 200 MPa

Puristuslujuus 261,1 MPa 268,1 MPaCompressive strength 261.1 MPa 268.1 MPa

Koetulosten tarkasteluReview of test results

Tiheyden havaittiin olevan sama kuin yllä, kun taas äänenno-peus ja dynaaminen kimmomoduuli olivat jonkin verran alhaisempia. Syytä tähän ei tunneta,mutta sen uskotaan johtuvan virheistä määritettäessä äänipulssin kulkemaa aikaa (joko kokeessa sivulla 65 tai yllä olevassa kokeessa).The density was found to be the same as above, while the sound speed and dynamic modulus of elasticity were somewhat lower. The reason for this is unknown, but it is believed to be due to errors in determining the time taken by the sound pulse (either in the experiment on page 65 or in the experiment above).

Lujuudet olivat hieman korkeampia kuin yllä. Korkein 268,1 2 MPa arvo vastaa 214,6 tonnin kuormaa ja 2732 kg/cm painetta. Esimerkki 4The strengths were slightly higher than above. The highest value of 268.1 2 MPa corresponds to a load of 214.6 tons and a pressure of 2732 kg / cm. Example 4

Korkealaatuinen bauksiittilaastiHigh quality bauxite mortar

Bauksiittilaasti valmistettiin samalla koostumuksella ja käyttäen samaa tekniikkaa kuin mitä on mainittu esimerkissä 3 poiketen kuitenkin seuraavasti: 72307 107 1) bauksiitti oli suuremmasta erästä, 2) panoksen koko oli kaksi kertaa niin suuri kuin esimerkissä 3, ja 3) koekappaleiden annettiin seistä muutamasta päivästä puoleen vuoteen lämpökäsittelyn jälkeen (neljä päivää 80°C:een lämpötilassa) 20°C:ssa 70 %:n suhteellisessa kosteudessa.The bauxite mortar was prepared with the same composition and using the same technique as mentioned in Example 3, except as follows: 72307 107 1) the bauxite was from a larger batch, 2) the batch size was twice as large as in Example 3, and 3) the test pieces were allowed to stand for a few days to half a year. after heat treatment (four days at 80 ° C) at 20 ° C and 70% relative humidity.

Jokaisesta neljästä panoksesta valettiin neljä sylinteriä (korkeus 20 cm, halkaisija 10 cm).Four cylinders (height 20 cm, diameter 10 cm) were cast from each of the four batches.

Testaus Määritettiin tiheys, äänennopeus, dynaaminen kimmomoduuli ja kuormitus/venymäkuvaaja käyttämällä esimerkissä 3 kuvattua tekniikkaa.Testing Density, speed of sound, dynamic modulus of elasticity and load / strain plot were determined using the technique described in Example 3.

Tulokset ilmenevät alla olevasta taulukosta IV.The results are shown in Table IV below.

Taulukko IVTable IV

Kuivatun bauksiittilaastin ominaisuudet sylinterimäisillä koekappaleilla suoritettujen mittausten perusteella (korkeus 20 cm, halkaisija 10 cm).Properties of dried bauxite mortar based on measurements made on cylindrical specimens (height 20 cm, diameter 10 cm).

Tiheys kg/m3 2857 SD 8 (16) Äänennopeus m/s 6153 SD 36 (16)Density kg / m3 2857 SD 8 (16) Speed of sound m / s 6153 SD 36 (16)

Dynaaminen kimmomoduuli MPa 108156 SD 1426 (16)Dynamic elastic modulus MPa 108156 SD 1426 (16)

Puristuslujuus MPa 268,3 SD 7,5 (14)Compressive strength MPa 268.3 SD 7.5 (14)

Kuormitus/venymäkuvaaja on esitetty kuvassa 14 yhdessä samanlaisen tavallista betonia kuvaavan kuvaajan kanssa, jota betonia on pidetty erittäin korkealaatuisena (puristuslujuus 72 MPa).The load / elongation curve is shown in Figure 14 together with a similar graph for ordinary concrete, which is considered to be of very high quality (compressive strength 72 MPa).

Nähdään, että bauksiitti-sementti-silikalaastin puristuslujuus (270 MPa) on noin neljä kertaa suurempi kuin perinteisen korkealaatuisen betonin ja kimmomoduuli (käyrän kaltevuus) noin kaksi kertaa niin suuri.It is seen that the compressive strength (270 MPa) of bauxite-cement-mortar is about four times higher than that of traditional high-quality concrete and the modulus of elasticity (curve slope) is about twice as high.

108 7 2 3 0 7108 7 2 3 0 7

Yhden koekappaleen puristuslujuus oli 282,7 MPa ja tiheys 3 2 2861 kg/m , mikä vastaa kuormitus/tiheyssuhdetta 98812 m/s .The compressive strength of one test piece was 282.7 MPa and the density 3 2 2861 kg / m, which corresponds to a load / density ratio of 98812 m / s.

Sylinterin kuorma vastaa materiaalista valmistetun 10076 metriä korkean prisman peruskuormaa.The load on the cylinder corresponds to the base load of a 10076 meter high prism made of material.

(Vertauksen vuoksi voidaan mainita, että korkealaatuisen rakenneteräksen myötökuorma (400 MPa) vastaa 5200 metriä korkean prisman peruskuormaa).(For the sake of comparison, it can be mentioned that the yield load of high-quality structural steel (400 MPa) corresponds to a base load of 5200 m high prism).

Kuvat:pictures:

Kuvat 1, 2, 3, 4 ja 5 ovat suurennettuja läpileikkauskuvia, jotka esittävät useita DSP-systeemejä, jotka sisältävät tiiviisti pakkautuneita kappaleita, kuva 3 on suurennettu osaläpileikkauskuva, joka esittää DSP-systeemiä, joka sisältää tiiviisti pakkautuneita kokoonpu-ristettuja kappaleita, kuvat 6 ja 7 ovat suurennettuja läpileikkauskuvia, jotka esittävät sementtipartikkelien käyttäytymistä normaalissa betonissa, kuva 8 on edelleen suurennettu läpileikkauskuva, joka esittää sementtipartikkeleita DSPrssä, kuva 9 on suurennettu läpileikkauskuva, joka esittää lujite-kuitujen kiinnittymistä DSP-matriisiin, kuva 10 on läpileikkauskuva, joka esittää DSP-pastan sisäistä koossapysyvyyttä ja sen vastustuskykyä olla lähtemättä virtaavan veden mukaan, kuva 11 on läpileikkauskuva, joka esittää DSP:n käyttöä käytännössä muulla tavoin vaikeasti korjattavan virtaavan veden alla olevan betonirakenteen korjaukseen, kuva 12 on läpileikkauskuva, joka esittää DSP:n käyttöä käytännössä betoniseinän korjaukseen, jossa seinässä oli ainoastaan toisella puolella aukko korjausmateriaalin si-säänviemiseksi, kuva 13 on läpileikkauskuva, joka esittää DSP:n hyvien virtausominaisuuksien hyväksikäyttöä valmistettaessa mutkaisiin putkiin sisäpuolista DSP-pinnoitetta, 109 7 2 3 0 7 kuvassa 14 on esitetty kuormitus-venymädiagrammi tavalliselle betonille, jolla on suuri lujuus ja vastaavasti DSPrtä sisältävälle tulenkestävälle bauksiitille, kuvat 15-17 ovat läpileikkauskuvia, jotka esittävät kuivaavaa puristusta, kuva 18 on perspektiivikuva, joka esittää paneelin muotoisen kappaleen valmistusta, mikä kappale mahdollisesti edelleen tullaan muovaamaan, kuvat 19 ja 20 ovat perspektiivikuvia, jotka esittävät levymäisistä kappaleista olevan putkiprofiilin muovausta, kuva 21 on perspektiivikuva, joka esittää ruiskuvalun käyttöä DSP:llä kapseloitujen sähkökomponenttien valmistuksessa, kuvat 22 ja 23 ovat läpileikkauskuvia, jotka esittävät DSP:n käyttöä plastisen materiaalin tavoin puristusvalussa, kuva 24 on perspektiivikuva, joka esittää paneelin muotoisten lujitettujen tuotteiden valmistusta, esimerkiksi seinä- tai kattoelementtien, asettamalla päällekkäin valssattuja DSP-paneeleita, kuva 25 on perspektiivikuva, joka esittää voileipäelementin valmistusta kahdesta kuitulujitteisesta materiaalista valssatusta levystä, missä eri kerroksissa olevat kuidut ovat vas-takkaisuuntaisesti, kuva 26 on perspektiivikuva, joka esittää paneelin muotoisen kappaleen valmistuksen periaatetta kahdesta paneelista, joiden väliin on asetettu saniteettiasennuksia tai vastaavia, kuva 27 on perspektiivikuva, joka esittää alempaa elementtiä samanlaisesta elementistä kuin kuvassa 26, mutta johon on liitetty putkisto lattialämmitystä tai sähköasennusta varten, kuva 28 on perspektiivikuva, joka esittää DSP-levystä valmistettujen laattojen, tiilien tai vastaavien massatuotantoa.Figures 1, 2, 3, 4 and 5 are enlarged sectional views showing a plurality of DSP systems containing tightly packed pieces, Figure 3 is an enlarged fragmentary sectional view showing a DSP system containing tightly packed compressed pieces, Figures 6 and 7 are enlarged cross-sectional views showing the behavior of cement particles in normal concrete, Fig. 8 is a further enlarged cross-sectional view showing cement particles in a DSP, Fig. 9 is an enlarged cross-sectional view showing the attachment of reinforcing fibers to a DSP matrix, Fig. 10 is a cross-sectional view the internal cohesiveness of the paste and its resistance to non-leaving flowing water, Fig. 11 is a cross-sectional view showing the use of DSP in practice to repair a concrete structure under flowing water that is otherwise difficult to repair, Fig. 12 is a cross-sectional view showing the use of DSP in practice for concrete wall repair Fig. 13 is a cross-sectional view showing the utilization of the good flow properties of the DSP in the manufacture of an internal DSP coating for curved pipes, 109 7 2 3 0 7 , for high strength and refractory bauxite containing DSP, respectively, Figures 15-17 are cross-sectional views showing drying compression, Figure 18 is a perspective view showing the manufacture of a panel-shaped body, which body may be further molded, Figures 19 and 20 are perspective views, Fig. 21 is a perspective view showing the use of injection molding in the manufacture of electrical components encapsulated with DSP, Figs. 22 and 23 are sectional views showing the use of DSP as a plastic material in compression molding, Fig. 24 is a perspective view showing the manufacture of panel-shaped reinforced products, for example wall or roof elements, by superimposing rolled DSP panels, Fig. 25 is a perspective view showing the manufacture of a sandwich element from two fiber-reinforced rolled sheets with fibers in different layers facing each other, Fig. 26 is a perspective view showing the principle of making a panel-shaped piece from two panels with sanitary installations or the like placed between them; Fig. 27 is a perspective view showing a lower element of a similar element to Fig. 26 but with piping for underfloor heating or electrical installation; a perspective view showing the mass production of tiles, bricks, or the like made of DSP board.

Viitteet on merkitty piirustuksiin, missä samat numerot yleisesti merkitsevät samoja osia.References are indicated in the drawings, where like numerals generally refer to like parts.

Kuvassa 1, mikä esittää tyypillistä DSP-matriisirakennetta 10, 12 merkitsevät oleellisesti tiiviisti pakkautuneita partikke-^- leita B, esimerkiksi Portland-sementtipartikkeleita, ja 14 110 72307 merkitsee kokeellisesti järjestäytyneitä ja edullisesti tiiviisti pakkautuneita partikkeleita A, esimerkiksi silikajau-hepartikkeleita, jotka ovat homogeenisesti dispergoituneet veteen betonin superplastisoijän avulla, tai koossapysyvää tasalaatuista rakennetta, joka on muodostunut sellaisista partikkeleista ja kiinteästä partikkelien välisestä aineesta, joka on muodostunut kemiallisella reaktiolla sementtipartik-keleista lähtöisin olevien liuenneiden aineiden välillä.In Figure 1, which shows a typical DSP matrix structure 10, 12 denotes substantially tightly packed particles B, e.g. Portland cement particles, and 14 110 72307 denotes experimentally organized and preferably tightly packed particles A, e.g. silica powder particles which are homogeneous. dispersed in water by means of a concrete superplasticizer, or a cohesive homogeneous structure formed of particles and a solid interparticulate material formed by a chemical reaction between solutes from cement particles.

Kuvassa 1 esitetty systeemi on tyypillisesti aikaansaatu hellävaraisin mekaanisin keinoin, esimerkiksi leikkauksella tai vibraatiolla, tai yksinkertaisesti painovoiman vaikutuksen alaisena.The system shown in Figure 1 is typically provided by gentle mechanical means, for example by shear or vibration, or simply under the influence of gravity.

Kuvassa 2 partikkelit B (12) käsittävät suurempia partikkeleita ja pienempiä partikkeleita, joiden välissä on aukkoja.In Figure 2, the particles B (12) comprise larger particles and smaller particles with gaps between them.

Kuvan 2 systeemi on tyypillisesti aikaansaatu käyttäen samoja keinoja kuin mitä on kuvattu kuvan 1 yhteydessä.The system of Figure 2 is typically provided using the same means as described in connection with Figure 1.

Kuitenkin kuvassa 1 ja 2 14 saattaa tarkoittaa myös erittäin hienoja partikkeleita, mitkä ovat homogeenisesti järjestäytyneet pinta-aktiivisen aineen avulla keksinnön mukaisen nestemäisen DSP-systeemin valmistusprosessin yhteydessä, mutta joita nyt ympäröi partikkelien välinen aine, mikä ei ole sama kuin se neste, jonka avulla partikkelit on järjestetty ja joka on tuotu vaihtamalla alkuperäinen neste suotauttamalla.However, in Figures 1 and 21 14 may also mean very fine particles homogeneously organized by the surfactant in the manufacturing process of the liquid DSP system of the invention, but now surrounded by the interparticulate material, which is not the same as the liquid by which the particles is arranged and imported by exchanging the original liquid by filtration.

Kuvassa 3 kokoonpuristuvat kappaleet 12, esimerkiksi polysty-reenihelmet muodostavat osaksi tiiviisti pakkautuneet partikkelit B, ja homogeenisesti järjestäytyneet tai tiiviisti pakkautuneet partikkelit A, tyypillisesti jäykät pienet partikkeli t, joita ympäröi partikkelien välinen aine, täyttävät tiiviisti pakkautuneen kaasumaisen aineen B väliset aukot. Kuva 3 esittää kuitenkin tapausta, jossa kappaleet 12 ovat kokoonpuristuvia kappaleita ja kooltaan suurempia kuin partikkelit B, ja 14 on kiinteytynyt DSP-pastaan, joka itsessään käsittää oleellisesti tiiviisti pakkautuneita partikkeleita B ja homo- il 1 1 1 72307 geenisesti järjestäytyneitä ja edullisesti tiiviisti pakkautuneita partikkeleita A ja partikkelien välistä ainetta partikkelien B välisissä aukoissa, DSP-pastan rakenteen ollessa tästä johtuen sellainen kuin on esitetty kuvissa 1 tai 2.In Figure 3, the compressible bodies 12, for example polystyrene beads, form partially tightly packed particles B, and homogeneously arranged or tightly packed particles A, typically rigid small particles surrounded by an interparticulate material, fill the gaps between the tightly packed gaseous material B. However, Figure 3 shows a case where the bodies 12 are compressible bodies and larger in size than the particles B, and 14 is solidified in a DSP paste which itself comprises substantially tightly packed particles B and homo- il 1 1 72307 genetically arranged and preferably tightly packed particles. A and interparticulate matter in the interparticle B openings, the structure of the DSP paste being therefore as shown in Figures 1 or 2.

Kuvassa 4 kuidut tai pitkänomaiset partikkelit 12 muodostavat tiiviisti pakkautuneet kappaleet B, ja homogeenisesti järjestäytyneet ja edullisesti tiiviisti pakkautuneet partikkelit A partikkelien välisessä aineessa täyttävät tiiviisti pakkautuneiden kappaleiden B väliset aukot. Tässä tapauksessa tiivis kappaleiden B pakkautuminen viittaa tiiviiseen pakkaukseen, joka aikaansaadaan yksinkertaisella sekoituksella ja valamalla maksimikuitukuormalla, jota rajoittaa ainoastaan sekoitus- ja muovausprosessi. Myös tässä tapauksessa partikkelien välinen aine voi olla aine, joka ei ole sama kuin se neste, jonka avulla partikkelit on järjestetty, nyt läsnäolevan partikkelien välisen nesteen ollessa aine, joka on tuotu vaihtamalla alkuperäinen neste suotautumalla.In Figure 4, the fibers or elongate particles 12 form tightly packed bodies B, and homogeneously arranged and preferably tightly packed particles A in the interparticulate material fill the gaps between the tightly packed bodies B. In this case, the tight packing of the pieces B refers to the tight packing, which is achieved by simple mixing and casting with a maximum fiber load, which is limited only by the mixing and molding process. Also in this case, the interparticle substance may be a substance not different from the liquid by which the particles are arranged, the interparticle liquid now present being a substance introduced by exchanging the original liquid by filtration.

Kuvassa 5 tiiviisti pakkautuneet kuidut tai pitkänomaiset kappaleet 12 esittävät partikkelien B tiivistä pakkautumista, mikä viittaa mitä tehokkaimpaan tapaan aikaansaada kokoonpuristuma ttornien kuitujen tiivis pakkaus: pitkänomaisten par tikkelien tai kuitujen samansuuntainen sijoittuminen homogeenisesti järjestäytyneiden ja edullisesti tiiviisti pakkautuneiden partikkelien A kanssa tiiviisti pakkautuneiden partikkelien B välisiin tiloihin. Tämä rakenne on aikaansaatu esimeriksi kiertämällä kuitujen 12 filamentteja homogeenisesti dispergoituneiden ja edullisesti tiiviisti pakkautuneiden partikkelien A lietteeseen. Kuvassa 5 esitetty rakenne on tyypillinen haluttu rakenne erittäin korkealaatuisessa ja erittäin kuitupitoisessa kuormitusta ja kulutusta kestävässä materiaalissa, jossa partikkelien A välinen neste, jotka partikkelit ovat esimerkiksi erittäin hienoja metallipartikkeleita, on korvattu suotauttamalla vahvalla partikkelien välisellä aineella, esimerkiksi metallilla tai polymeerillä.In Figure 5, the tightly packed fibers or elongate bodies 12 show the tight packing of the particles B, suggesting the most efficient way to provide a tight packing of compression towers: co-location of the elongate particles or fibers in the homogeneously arranged and preferably tightly packed particles. This structure is achieved, for example, by twisting the filaments of the fibers 12 into a slurry of particles A homogeneously dispersed and preferably tightly packed. The structure shown in Figure 5 is a typical desired structure in a very high quality and very fibrous load and wear resistant material in which the interparticulate liquid A, which are e.g. very fine metal particles, has been replaced by filtration with a strong interparticulate material, e.g. metal or polymer.

72307 11272307 112

Kuvassa 6 Portland-sementtipartikkelit 16 muodostavat avoimen höyteisen rakenteen nestefaasissa pinta-aktiivisen aineen läsnäollessa.In Figure 6, the Portland cement particles 16 form an open fluffy structure in the liquid phase in the presence of a surfactant.

Kuva 7 esittää miten sellaisessa systeemissä sementtipartik-kelit pyrkivät sedimentoitumaan kun flokkuloitumispyrkimys poistetaan plastisoijan avulla.Figure 7 shows how, in such a system, the cement particles tend to sediment when the flocculation tendency is removed by a plasticizer.

Kuva 8 esittää, edelleen suurennettuna, DSP-pastasysteemiä, esimerkiksi sementti/erittäin hieno silika-systeemiä, jossa on plastisoijaa, jossa sementtipartikkelien 12 väliset aukot on täytetty erittäin hienoilla silikapartikkeleilla 18, jotka ovat oleellisesti tiiviisti pakkautuneet suspensiossa. 20 tarkoittaa partikkelien välistä ainetta, tässä tapauksessa esimerkiksi superplastisoijaliuosta. Sellaisessa systeemissä pyrkimys partikkelien sedimentoitumiseen minimoituu johtuen erittäin hienoja partikkeleita ympäröivästä erittäin hitaasta vesivirrasta klassisen hydrodynamiikan mukaisesti.Figure 8 shows, further enlarged, a DSP paste system, for example a cement / very fine silica system with a plasticizer, in which the gaps between the cement particles 12 are filled with very fine silica particles 18 which are substantially tightly packed in suspension. 20 denotes an interparticle substance, in this case, for example, a superplasticizer solution. In such a system, the tendency for particles to sediment is minimized due to the very slow water flow surrounding very fine particles according to classical hydrodynamics.

Kuvassa 9 on esitetty hieno lujitekuitu 22 kiinnittyneenä DSP-matriisiin 10, esimerkiksi sementtipohjäiseen DSP-matrii-siin. Käyttämällä tällaista sementtipohjaista DSP-matriisia tavallisen sementtipastan sijasta lujitteen mekaaninen kiinnittyminen lisääntyy vielä enemmän kuin lujuus, lisäyksen ollessa yksi tai usempi kertaluokka. Tämän takia kuidun "karkeutta" tai "aallonmuotoa", jotka ovat välttämättömiä kuidun "mekaanisen kiinnittymisen" aikaansaamiseksi matriisiin, on pienennetty yhden tai kahden kertaluokan verran, mikä tarkoittaa myös sitä, että DSP-matriisissa on mahdollista aikaansaada sellaisten kuitujen mekaaninen kiinnittyminen, jotka ovat yksi tai kaksi kertaluokkaa pienempiä kuin pienimmät kuidut, joita voidaan mekaanisesti kiinnittää tavalliseen sementtipastaan.Figure 9 shows a fine reinforcing fiber 22 attached to a DSP matrix 10, for example a cement-based DSP matrix. By using such a cement-based DSP matrix instead of an ordinary cement paste, the mechanical adhesion of the reinforcement increases even more than the strength, the addition being one or more orders of magnitude. Therefore, the "roughness" or "waveform" of the fiber necessary to provide "mechanical attachment" of the fiber to the matrix has been reduced by one or two orders of magnitude, which also means that it is possible to provide mechanical attachment in the DSP matrix of fibers that are one or two orders of magnitude smaller than the smallest fibers that can be mechanically attached to ordinary cement paste.

Kuva 10 esittää tuoreen nestemäisen pastan yllättävää sisäistä koherenssia plastiseksi sementtipohjäiseksi DSP-laastiksi 24, joka on pantu kantavalle lasilevylle 26 täryn vaikutuksen alaiseksi (50 Hz - 10 s) ja sitten pidetty virtaavan 72307 113 vesijohtoveden alla (virtausnopeus noin 4 litraa minuutissa). Tässä demonstraatiossa laastia pidetään tyypillisesti vir-taavan veden alla 2-30 minuuttia,ilman että näkyvää komponenttien uloshuuhtomista tapahtuisi. Laasti valmistettiin kansainvälisen patenttihakemuksen n:o PCT/DK79/00047 esimerkissä 9 esitetyllä tavalla.Figure 10 shows the surprising internal coherence of fresh liquid paste into a plastic cement-based DSP mortar 24 subjected to vibration (50 Hz to 10 s) on a load-bearing glass plate 26 and then held under running tap water 72307 113 (flow rate about 4 liters per minute). In this demonstration, the mortar is typically kept under running water for 2-30 minutes without any visible flushing out of the components. The mortar was prepared as described in Example 9 of International Patent Application No. PCT / DK79 / 00047.

Kuva 11 esittää siltakonstruktion 28 korjausta virtaavassa vedessä 30 joessa vedenalaisella injektoinnilla. Tavallisesta betonista 36 valmistetun perusrakenteen 34 ja perustuksen 38 välissä eroosio-ontelot 40 ovat paljastaneet puiset paalut 32 aiheuttaen vaaran paalujen vakavaksi vahingoittumiseksi. Helposti virtaava sementtipohjäinen DSP-pasta 24 pumpattiin yhden poratun reiän 42 läpi onteloon 40. Johtuen DSP:n suuresta tiheydestä se korvasi veden ontelossa 40 ja nousi jäljellä oleviin reikiin 42 täyttäen täydellisesti ontelon ja reiät ja muodostaen uuden katteen myös perustuksen yläosaan. Koko valu suoritettiin veden alla joen virratessa tuoreen DSP-betonin yli, jolla betonilla kuitenkin oli sellainen suuri sisäinen koherenssi, että huuhtoutiimistä ei oleellisesti tapahtunut.Figure 11 shows the repair of a bridge structure 28 in flowing water 30 in a river by underwater injection. Between the base structure 34 made of ordinary concrete 36 and the foundation 38, the erosion cavities 40 have exposed the wooden piles 32, posing a risk of serious damage to the piles. The easily flowing cement-based DSP paste 24 was pumped through one drilled hole 42 into the cavity 40. Due to the high density of the DSP, it replaced water in the cavity 40 and rose into the remaining holes 42, completely filling the cavity and holes and forming a new cover at the top of the foundation. The entire casting was carried out underwater as the river flowed over the fresh DSP concrete, which, however, had such a high internal coherence that substantially no rinsing took place.

Kuvassa 12 esitetään seinäe leirien tin 44 korjaus vedenalaisessa tunnelissa merenlahdessa. Helposti virtaavalla DSP-materiaalilla 24 täytettiin korjattava ontelo. Ontelolla oli monimutkainen muoto ja se oli vahvasti lujitettu teräsvah-vistein 46. DSP-materiaali tuotiin sisään toiselta puolelta letkun 50 läpi ja se nousi toiselle puolelle betoniseinään 36 ja täytti betoniseinän ja raamin 48 välissä olevan ontelon.Figure 12 shows the repair of wall camps 44 in an underwater tunnel in the Gulf. The easily flowing DSP material 24 filled the cavity to be repaired. The cavity had a complex shape and was strongly reinforced with steel reinforcements 46. The DSP material was introduced from one side through the hose 50 and rose to the other side into the concrete wall 36 and filled the cavity between the concrete wall and the frame 48.

Kuvassa 13 esitetään hyvin kulutusta kestävän sisämuurauksen valamista teräsputken 52 sisäpuolelle, jota putkea käytetään jauheen (hiilen) kuljetukseen. Muoviputki 54 täytettiin hiekalla 56 ja asetettiin putken sisään ja pidettiin paikallaan tukien 58 avulla. Teräskuitulujitteinen DSP-materiaali 24, joka perustui Portland-sementtiin ja tulenkestävään bauksiit-tiin, kaadettiin putkeen 52 heikon ulkopuolisen täryn alaisena^ 114 72307 ja materiaalilla täytettiin teräsputken 52 ja sen sisällä olevan muoviputken 54 välinen tila. DSP-materiaalin kuivumisen jälkeen hiekka poistettiin ja muoviputki vedettiin ulos.Figure 13 shows the casting of a highly wear-resistant inner masonry inside a steel pipe 52 used to transport powder (coal). The plastic tube 54 was filled with sand 56 and placed inside the tube and held in place by supports 58. A steel fiber reinforced DSP material 24 based on Portland cement and refractory bauxite was poured into the tube 52 under weak external vibration and the material filled the space between the steel tube 52 and the plastic tube 54 therein. After the DSP material dried, the sand was removed and the plastic tube was pulled out.

Kuva 14 on kuormitus-venymäkäyrästö, joka rekisteröitiin pu-ristuskokeen avulla. Koe tehtiin 10 cm:n halkaisijan omaavil-le ja 20 cm korkeille sylintereille, jotka oli valmistettu korkealuokkaisesta betonista ja vastaavasti DSP-laastista, joka sisälsi aina 4 mm:n tulenkestävää bauksiittia. DSP-materiaali oli DENSIT-S ja peräisin Aalborg Portland'lta, Aalborgista, Tanskasta.Figure 14 is a load-strain diagram recorded by a compression test. The experiment was performed on cylinders with a diameter of 10 cm and 20 cm high, made of high-grade concrete and DSP mortar, respectively, which always contained 4 mm of refractory bauxite. The DSP material was DENSIT-S and came from Aalborg Portland, Aalborg, Denmark.

Mitatut puristuslujuudet olivat vastaavasti 72 ja 270 MPa.The measured compressive strengths were 72 and 270 MPa, respectively.

Kuvat 15, 16 ja 17 esittävät DSP-betonin tai laastin tiivistystä astiasta 62, josta mäntää laskettaessa ylimäärä juoksevaa pastaa 68 puristuu ulos massasta ja virtaa täyteainek-sen 64 ohi männän 66 ja astian seinän 62 välisen aukon kautta. Tällöin (kuva 16) täyteainerunko puristuu. Puristuksen jälkeen pastaylimäärä poistetaan (edelleen kuormittamalla männällä) . Tämän jälkeen mäntä poistetaan ja täyteainesrunko laajenee hieman (elastinen puristuskimmoisuus) vetäen pastaa 68 kevyesti aukkoihin (imu) jolloin sisäänpäin kääntyneet pasta/kaasu rajapinnat muodostuvat, mikä pintavoimista johtuen stabiloi tiivistyneen kuivuneen materiaalin.Figures 15, 16 and 17 show the compaction of DSP concrete or mortar from a vessel 62 from which, as the piston is lowered, excess flowing paste 68 is squeezed out of the mass and flows past the filler 64 through an opening between the piston 66 and the vessel wall 62. In this case (Fig. 16) the filler body is compressed. After compression, the excess paste is removed (further loaded with a piston). The piston is then removed and the filler body expands slightly (elastic compressive resilience), gently pulling the paste 68 into the openings (suction) to form inwardly turned paste / gas interfaces, which, due to surface forces, stabilizes the compacted dried material.

Kuva 18 esittää plastisen DSP-materiaalin 68 valssausta elastisesta materiaalista tehdyllä valssiparilla 70, jossa on välielin 72 liitettynä telojen väliin muodostamaan DSP-mate-riaalista puolivalmiin levyn tai arkin, mitä voidaan edelleen muovata.Figure 18 shows the rolling of a plastic DSP material 68 with a pair of rollers 70 made of an elastic material with an intermediate member 72 connected between rollers to form a semi-finished sheet or sheet of DSP material that can be further formed.

Kuvat 19 ja 20 esittävät sellaisen puolivalmiin levyn tai arkin 74 muovaamista puristusmuotin puoliskojen 76 välissä (jotka itse voidaan tehdä DSP-materiaalista) putkiprofiilik-si 80.Figures 19 and 20 show the molding of such a semi-finished sheet or sheet 74 between the halves 76 of the compression mold (which can themselves be made of DSP material) into a tubular profile 80.

115 72307115 72307

Kuva 21 esittää DSP-materiaalin ruiskuvalua. Suulakepuristimen suulakkeesta 82 ruiskuvalettu nauha 84, joka on DSP-materiaalia, kulkee tukien 86 ohi, joissa tuissa yhdistetään sähkökomponentit 88, esimerkiksi vastuskomponentit V-muotoi-seen ruiskuvalettuun nauhaan. Nauha leikataan leikkurin avulla 90, ja saadut osat 92 puristetaan sen jälkeen puris-tusmuovissa 76 kapseloiduiksi komponenteiksi 94.Figure 21 shows the injection molding of DSP material. From the die 82 of the extruder, an injection molded strip 84 of DSP material passes supports 86 in which electrical components 88, e.g., resistance components, are connected to a V-shaped injection molded strip. The strip is cut by means of a cutter 90, and the resulting portions 92 are then compressed into components 94 encapsulated in a compression resin 76.

Kuva 22 esittää DSP-materiaalin 68 puristusmuovausta ylemmän ja alemman muottiosan 96 ja 98 välissä, ja kuvio 23 esittää suuren keittiön päytö/pesuallaselementin muovausta DSP-mate-riaalista 68 suuressa muotissa 100, 102.Fig. 22 shows the compression molding of the DSP material 68 between the upper and lower mold portions 96 and 98, and Fig. 23 shows the molding of the large kitchen table / sink element from the DSP material 68 in the large mold 100, 102.

Kuva 24 esittää lujitetun DSP-paneelielimen valmistusta tiivistämällä tuoreita sementtipohjaisista DSPrstä valmistettuja levyjä 110 ja 112 teräslujitteisen ristikon 108 kummallakin puolella puristimessa 104, 106.Figure 24 shows the fabrication of a reinforced DSP panel member by sealing fresh plates 110 and 112 made of cement-based DSP on either side of a steel-reinforced grid 108 in a press 104, 106.

Kuva 25 esittää kuitulujitteisesta DSP-materiaalista valmistetun voileipäelementin valmistusta, jossa kuidut suuntautuvat ylemmässä komponentissa 110 vastakkaisesti alemman komponentin 112 kuituihin nähden.Figure 25 shows the manufacture of a sandwich element made of a fiber-reinforced DSP material in which the fibers in the upper component 110 are oriented opposite to the fibers of the lower component 112.

Kuvat 26 ja 27 esittävät saniteettiputkien 114 tai lämpöput-kien 116 liittämistä DSP-rakenne-elementtiin.Figures 26 and 27 show the connection of sanitary pipes 114 or heating pipes 116 to a DSP structural element.

Kuvassa 28 tuore sementtipohjaisesta DSP-materiaalista valmistettu levy leikataan tiiliksi tai laatoiksi 120 verkkomaisen leikkurin avulla.In Figure 28, a fresh plate made of cement-based DSP material is cut into bricks or tiles using a 120 mesh cutter.

Keksinnön kohteet on määritelty oheisissa patenttivaatimuksissa .The objects of the invention are defined in the appended claims.

Claims (51)

1. Formkropp inneEattande en sammahhängande matris, sora omfattar A) oorganiska fasta partiklar, sasom kiseldioxidstoft, med en storlek pa ca 50 A - 0,5 ^um eller en sammanhängande struktur bestaende av sadana partiklar, och B) fasta partiklar med en storlek pa 0,5 - 100 ^um och vilka är minst en storleksordning större än de motsvarande under A) nämnda partiklarna, eller en sammanhängande struktur bestaende av sadana partiklar, varvid partiklar A är närva-rande i en mängd pa 5-50 volymprocent räknat pa partiklarna A + B, ett ytaktivt dispergeringsmedel, och eventuellt D) inerta fyllnads- eller armeringsmaterial, vilka avvi- ker fran partiklarna B och som har minst en dimension sora är minst en storleksordning större än partiklarna A, kännetecknad av att partiklarna B är tätt packade, varvid den tätä packningen är väsentligen en packning, som motsvarar den som kan uppnas genom skonsam mekanisk paverkan pä ett system av geometriskt likformiga stora partiklar, där läsande ytkrafter icke har nagon väsentlig inverkan, att partiklarna A eller en sammanhängande struktur bestaende därav är homogent fördelad i rummet mellan partiklarna B, att det ytaktiva dispergeringsmedlet är använt i en mängd, som är tillräcklig för att säkra den homogena fördelningen av partiklarna A, och att formkroppen ytterligare omfattar, inlag-rade i matrisen, C) kompakt-formade fasta partiklar av ett material, sasom eldfast bauxit eller kiselkarbid, med en styrka som överstiger styrkan hos vanlig sand och sten, vilka användes i vanlig betong, typiskt en styrka motsvarande minst ett av följande kriterier: 1. ett kolvtryck pä över 30 MPa vid en packningsgrad pä 0,70, over 50 MPa vid en packningsgrad pa 0,75 och over 90 MPa vid en packningsgrad p? 0,80, bestämd med den i exempel II 72307 129 2 beskrivna metoden (pa partiklar av ett material med ett storleksförhällande mellan den största och den minsta parti-keln, som väsentligen icke överstiger 4), 2. en tryckhällfasthet för ett kompositmaterial, där partiklarna är inneslutna i en specifik matris, överstigande 170 MPa (i det fall att en väsentlig mängd av partiklarna Sr större än 4 mm) och 200 MPa (i det fall att väsentligen alla partiklar Sr mindre än 4 mm), bestämd med den i exempel 1, 3 och 4 beskrivna metoden, 3. en Mohs-härdhet (för det material partiklarna bestär av) över 7, och 4. en Knoop-intryckningshärdhet (för det material partiklarna bestar av) över 800, varvid dessa partiklar har en storlek pä 100 ^um - 0,1 m, varjämte följande förbehäll gäller: 1. minst 20 viktprocent av partiklarna B är Portland- cement, och vidare 2) da partiklarna B icke har en molekyl- struktur, som avviker fran partiklarnas A molkylstruktur, är formkroppen vald ur den grupp som bestar av a) kroppar fram- ställda genom formning i ett omrade med lag spanning pä mindre 2 2 än 5 kg/cm , företrädesvis mindre än 100 g/cm , b) kroppar med minst en dimension pä minst en meter och ett minsta tvär-. 2 snitt pa minst 0,1 m , och c) kroppar med en komplex form, som icke tilläter att kroppen formas genom pulverkomprimering.A mold body comprising a coherent matrix, which includes A) inorganic solid particles, such as silica, having a size of about 50 A - 0.5 µm or a coherent structure consisting of such particles, and B) solid particles having a size of 0.5 to 100 µm and which are at least one order of magnitude larger than the corresponding particles mentioned under A), or a coherent structure consisting of such particles, wherein particles A are present in an amount of 5-50% by volume calculated on the particles A + B, a surfactant dispersant, and optionally D) inert filler or reinforcing material, which deviate from the particles B and having at least one dimension thereof are at least one order of magnitude larger than the particles A, characterized in that the particles B are tightly packed. wherein the dense gasket is essentially a gasket which corresponds to that which can be obtained by gentle mechanical paver action on a system of geometrically uniform large particles, where reading surface forces does not have any significant effect that the particles A or a coherent structure consisting thereof are homogeneously distributed in the space between the particles B, that the surfactant dispersant is used in an amount sufficient to ensure the homogeneous distribution of the particles A, and that the mold body further comprising, embedded in the matrix, C) compact shaped solid particles of a material, such as refractory bauxite or silicon carbide, having a strength greater than the strength of ordinary sand and stone used in ordinary concrete, typically a strength corresponding to at least one of a following criteria: 1. a piston pressure exceeding 30 MPa at a packing rate of 0.70, over 50 MPa at a packing rate of 0.75 and over 90 MPa at a packing degree of? 0.80, determined by the method described in Example II (on particles of a material having a size ratio between the largest and the smallest particle which does not substantially exceed 4), 2. a compressive strength of a composite material, wherein the particles are enclosed in a specific matrix, exceeding 170 MPa (in the case that a substantial amount of the particles are greater than 4 mm) and 200 MPa (in the case that substantially all the particles are less than 4 mm), determined by the 1, 3 and 4 described, 3. a Mohs hardness (for the material the particles consist of) above 7, and 4. a Knoop impression hardness (for the material the particles consist of) above 800, these particles having a size of 100 µm - 0.1 m, with the following caveats being applied: 1. at least 20% by weight of particles B is Portland cement, and further 2) since particles B does not have a molecular structure that deviates from the molecular structure of particles A, the mold body is selected from the group requested removes a) bodies made by forming in an area of low tension of less than 2 kg than 5 kg / cm, preferably less than 100 g / cm, b) bodies having at least one dimension of at least one meter and a minimum cross section. . 2 incisions of at least 0.1 m, and c) bodies with a complex shape that do not allow the body to be formed by powder compression. 2. Formkropp enligt patentkravet 1, känneteck-n a d av att partiklarna C är tätt packade, varvid den tätä packningen väsentligen är en sadan, som kan erhällas genom skonsam mekanisk päverkan av ett system av geometriskt lik-formiga Stora partiklar, där läsande ytkrafter icke har nagon väsentlig inverkan.2. Mold body according to claim 1, characterized in that the particles C are tightly packed, the tight seal being essentially one which can be obtained by gentle mechanical actuation of a system of geometrically uniform Large particles, where reading surface forces do not has some significant impact. 3. Formkropp enligt patentkravet 1 eller 2, känne-tecknad av att partiklarna A är tätt packade, eller att den sammanhängande strukturen A bildas av sldana tätt packade partiklar. 130 72307Molding body according to claim 1 or 2, characterized in that the particles A are tightly packed, or that the coherent structure A is formed of such tightly packed particles. 130 72307 4. Formkropp enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att de ytterligare materialen är valda ur den grupp, som bestar av kompakt-formade kroppar, skivformiga kroppar och avlanga kroppar.Form body according to any of the preceding claims, characterized in that the additional materials are selected from the group consisting of compact shaped bodies, disc-shaped bodies and elongated bodies. 5. Formkropp enligt patentkravet 4, känneteck-n a d av att de ytterligare materialen D bestar av sand, sten, polystyrenkroppar inklusive polystyrenkulor, expande-rad lera, ihäliga glaskroppar inklusive ihaliga glaskulor, expanderad skifferlera, naturliga lätta tillsatsmaterial, gasbubblor, metallstänger inklusive stalsstänger, fibrer inklusive metallfibrer, sasom stalfibrer, plastfibrer, Kevlar-fibrer, glasfibrer, asbestfibrer, mineralfibrer, högtemperatur-fibrer, spänor inklusive oorganiska icke-metalliska spänor, säsom graf it-' och Al000-spänor och' metalliska spänor., säsom järnspän.5. Mold body according to claim 4, characterized in that the additional materials D consist of sand, stone, polystyrene bodies including polystyrene balls, expanded clay, hollow glass bodies including hollow glass balls, expanded slate clay, natural light additives, gas bubbles, metal bars including steel bars , fibers including metal fibers, such as steel fibers, plastic fibers, Kevlar fibers, glass fibers, asbestos fibers, mineral fibers, high temperature fibers, buckles including inorganic non-metallic buckles, such as graphite and Al000 buckles and 'metallic buckles. 6. Formkropp enligt patentkravet 4 eller 5, kanne-tecknad av att de ytterligare materialen D är tätt packade.6. Mold body according to claim 4 or 5, characterized in that the additional materials D are tightly packed. 7. Formkropp enligt nägot av de föregaende patentkraven, kännetecknad av att partiklarna A är partiklar, som härdar vid partiell upplösning i en vätska, kemisk reaktion i lösningen och utfällning av en reaktionsprodukt.Mold body according to any of the preceding claims, characterized in that the particles A are particles which cure at partial dissolution in a liquid, chemical reaction in the solution and precipitation of a reaction product. 8. Formkropp enligt patentkravet 7, kännetecknad av att partiklarna A har en väsentlig lägre reaktivi-tet an partiklarna B eller väsentligen ingen reaktivitet.Mold body according to claim 7, characterized in that particles A have a substantially lower reactivity than particles B or substantially no reactivity. 9. Formkropp enligt nägot av de föregaende patentkraven, kännetecknad av att partiklarna B omfattar minst 50 viktprocent Portland-cementpartiklar. 1( 13, 72307Mold body according to any of the preceding claims, characterized in that the particles B comprise at least 50% by weight of Portland cement particles. 1 (13, 72307) 10. Formkropp enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att det ytaktiva dispergerings-medlet än använt i en mängd pa 1-4 vikt-% räknat pa vikten av partiklarna A + B.Mold body according to any of the preceding claims, characterized in that the surfactant dispersant than used in an amount of 1-4% by weight based on the weight of the particles A + B. 11. Formkropp enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att det ytaktiva dispergeringsmed-let är ett betongsuperplastificeringsmedel.Molding body according to any of the preceding claims, characterized in that the surfactant dispersant is a concrete superplasticizer. 12. Formkropp enligt nagot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att partiklarna B omfattar par-tiklar, som är valda bland fin sand, flygaska och fin kalk.Mold body according to any of the preceding claims, characterized in that the particles B comprise particles selected from fine sand, fly ash and fine lime. 13. Formkropp enligt nlgot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att partiklarna A är kiseldio- xidstoftpartiklar med en specifik ytarea pä ca 50 000 -2 2 000 000 cm /g.Molding body according to the preceding claims, characterized in that the particles A are silica particles with a specific surface area of about 50,000-2 2,000,000 cm / g. 14. Formkropp enligt patentkravet 13, kännetecknad av att partiklarna A är kiseldioxidstoftpartiklar med 2 en specifik ytarea pä ca 250 000 cm /g.Mold body according to claim 13, characterized in that the particles A are silica dust particles with a specific surface area of about 250,000 cm / g. 15. Formkropp enligt patentkravet 14, kä nneteck-n a d av att kiseldioxidstoftpartiklarna föreligger i en volym, som utgör ca 10-30 volym—% av den totala volymen av partiklarna A + B.15. A molding body according to claim 14, characterized in that the silica dust particles are present in a volume which constitutes about 10-30 volume percent of the total volume of the particles A + B. 16. Formkropp enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att partiklarna C bestär av material innehlllande starka naturliga mineral, starka syntetiska mineral eller starka metaller eller legeringar.Mold body according to any of the preceding claims, characterized in that the particles C consist of materials containing strong natural minerals, strong synthetic minerals or strong metals or alloys. 17. Formkropp enligt patentkravet 16, kännetecknad av att partiklarna C bestär av en eller flera av föl-jande komponenter: topas, lawsonit, diamant, kornnd, fenacit, spinell, beryll, krysoberyll, turmalin, granit, andalusit, ,32 72307 staurolit, zirkon, borkarbid, wolframkarbid.Mold body according to Claim 16, characterized in that the particles C consist of one or more of the following components: topaz, lawsonite, diamond, grain, phenacite, spinel, beryll, chrysberyll, tourmaline, granite, andalusite, 32 72307 staurolite, zircon, boron carbide, tungsten carbide. 18. Formkropp enligt patentkravet 17, känneteck-n a d av att partiklarna C bestär av eldfast bauxit.18. Mold body according to claim 17, characterized in that the particles C consist of refractory bauxite. 19. Formkropp enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att partiklarna C föreligger i en volym, som är ca 10-90 volym-% av den totala volymen av partiklarna A, B och C.Mold body according to any of the preceding claims, characterized in that the particles C are present in a volume which is about 10-90% by volume of the total volume of the particles A, B and C. 20. Formkropp enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att den som material D innehäller armeringsstäl i form av stänger eller stavar.20. Body according to any of the preceding claims, characterized in that it, as material D, contains reinforcing rods in the form of bars or rods. 21. Formkropp enligt patentkravet 20, känneteck-n a d av att stängerna, stavarna eller fibrerna Mr förspända.21. Body according to claim 20, characterized in that the bars, rods or fibers are biased. 22. Formkropp enligt patentkravet 20, känneteck-n a d av att de nämnda ytterligare materialen D (fibrer, stänger eller stavar) har bibehällit sin geometriska identi-tet under formningsprocessen.22. Body according to claim 20, characterized in that said additional materials D (fibers, rods or rods) have retained their geometric identity during the forming process. 23. Formkropp enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att den är ett ark eller en plat-ta med tunnväggig plan eller korrugerad form; en ledning; ett rör; en eldfast fodring eller en komponent av en eldfast fod-ring; en skyddsbeläggning, säsom en skyddsbeläggning pä stäl, vanlig betong, murverk, trottoarer och vägar ; ett takbelägg-ningsmaterial, säsom en takplatta eller taksten? en avskärm-ning mot radioaktiv strälning; en havsbottenkonstruktion för användning pä djupt vatten; en bromsbeläggning? ett slipagg-regat; en pä plats gjuten oijeborrhälsvägg; eller ett bärande element i konstruktioner, säsom en bjälke, en stomme eller en pelare, typiskt som armerad betong, särskilt som förspänd betong; en maskindel; eller en skulptur. »I 133 72307Molding body according to any of the preceding claims, characterized in that it is a sheet or plate with a thin-walled plane or corrugated shape; a wire; a pipe; a refractory liner or component of a refractory liner; a protective coating, such as a protective coating in place, ordinary concrete, masonry, sidewalks and roads; a roofing material, such as a roof tile or roof tile? a shield against radioactive radiation; a seabed structure for use in deep water; a brake pad? an abrasive aggregate; an on-site molded oval well wall; or a supporting element in structures, such as a beam, frame or pillar, typically as reinforced concrete, especially as prestressed concrete; a machine part; or a sculpture. »I 133 72307 24. Kompositmaterial för framstälining av en formkropp enligt nägot av patentkraven 1-23, vilket material innehäller A) oorganiska partiklar, säsom kiseldioxidstoft, med en storlek pä ca 50 Ä - 0,5 um, B) fasta partiklar av storleksordningen 0,5 - 100 um, vilka partiklar är minst en storleksordning större än de motsvarande under A) nämnda partiklarna, varvid partiklarna A föreligger i en mängd pä 5-50 volympro-cent räknat pä partiklarna A + B, en vätska, och ett ytaktivt dispergeringsmedel, och eventuellt D) inerta fyllnads- eller armeringsmaterial, vilka skil- jer sig frän partiklarna B och har minst en dimension, soin är minst en storleksordning större än partiklarna A, kännetecknat av att partiklarna B är tätt packade i kompositmaterialet att partiklarna A är homogent fördelade i rummet mellan partiklarna B, att mängden vätska väsentligen motsvarar den mängd, som erfordras för utfyllnig av rummet mellan partiklarna A och B, och att mängden dispergeringsmedel är tillräcklig för att ge kompositmaterialet-. en flytande tili plastisk konsistens i ett omräde med läg spänning pä 2 mindre än 5 kg/cm , och att materialet ytterligare innehäller C) kompakt-formade fasta partiklar av ett material med en styrka, som överstiger styrkan för vanlig sand och sten, som användes i vanlig betong, typiskt en styrka motsvarande minst ett av följande kriterier: 1. ett kolvtryck pä över 30 MPa vid en packningsgrad pä 0,70, över 50 MPa vid en packningsgrad pä 0,75 och över 90 MPa vid en packningsgrad pä 0,80, bestämd med den i exempel 2 beskrivna metoden (pä partiklar av ett material med ett stor-leksförhällande mellan den största och den minsta partikeln som väsentligen icke överstiger 4), 2. en tryckhällfasthet för ett kompositmaterial, där partiklarna är inneslutna i en specifik matris, överstigande 134 7 2 3 0 7Composite material for preparing a mold body according to any one of claims 1-23, which contains A) inorganic particles, such as silica dust, having a size of about 50 Å - 0.5 µm, B) solid particles of the order of 0.5 - 100 µm, which particles are at least one order of magnitude larger than the corresponding ones mentioned under A), wherein the particles A are present in an amount of 5-50% by volume based on the particles A + B, a liquid, and a surfactant dispersant, and optionally D) inert filler or reinforcing material which differs from the particles B and has at least one dimension, so is at least one order of magnitude larger than the particles A, characterized in that the particles B are tightly packed in the composite material so that the particles A are uniformly distributed in space. between the particles B, that the amount of liquid substantially corresponds to the amount required to fill the space between the particles A and B, and that the amount of dispersant is sufficient for to provide the composite material. a liquid-to-plastic consistency in a region of low stress of less than 5 kg / cm, and that the material further contains C) compact shaped solid particles of a material having a strength greater than that of ordinary sand and rock used. in ordinary concrete, typically a strength corresponding to at least one of the following criteria: 1. a piston pressure of over 30 MPa at a packing degree of 0.70, over 50 MPa at a packing degree of 0.75 and over 90 MPa at a packing degree of 0; 80, determined by the method described in Example 2 (on particles of a material having a size ratio between the largest and smallest particle substantially not exceeding 4), 2. a compressive strength of a composite material, wherein the particles are enclosed in a specific matrix, exceeding 134 7 2 3 0 7 170 MPa (i det fall att en väsentlig mängd av partiklarna är större än 4 mm) och 200 MPa (i det fall att väsentligen alla partiklar är mindre än 4 mm), bestämd med den i exempel 1, 3 och 4 beskrivna metoden, 3. en Mohs-härdhet (för det mineral partiklarna bestar av) över 7, och 4. en Knoop-intryckningshärdhet (för det mineral partiklarna bestar av) över 800, varvid dessa partiklar har en storlek pä 100 ^um - 0,1 m, med det förbehället, att minst 20 vikt-% av partiklarna B är Portland-cementpartiklar, eller ett motsvarande material bes-tlende av samma komponenter A, B, C, ytaktivt dispergerings-medel och eventuellt D och anpassat tili framstälining av det ovan definierade kompositmaterialet.170 MPa (in the case that a substantial amount of the particles is greater than 4 mm) and 200 MPa (in the case that substantially all the particles are less than 4 mm), as determined by the method described in Examples 1, 3 and 4, a Mohs hardness (for the mineral particles consisting of) above 7, and 4. a Knoop indentation hardness (for the mineral particles consisting of) above 800, these particles having a size of 100 µm - 0.1 m, with the proviso that at least 20% by weight of particles B are Portland cement particles, or a corresponding material consisting of the same components A, B, C, surfactant dispersant and optionally D and adapted to produce the above-defined composite material . 25. Kompositmaterial enligt patentkravet 24, kanne-tecknat av att partiklarna A föreligger i en volym, som väsentligen motsvarar tät packning för utfyllning av rum-met mellan de tätt packade partiklarna B.25. Composite material according to claim 24, characterized in that the particles A are present in a volume which substantially corresponds to dense gasket for filling the space between the densely packed particles B. 26. Kompositmaterial enligt patentkravet 24 eller 25, kännetecknat av att partiklarna A är kiseldio- xidstoftpartiklar med en specifik ytarea pä ca 50 000 -2 2 000 000 cm /g, partiklarna B omfattar minst 50 vikt-% Portland-cement, vätskan är vatten i ett viktförhallande pa högst 0,30 räknat pä partiklarna A och B, och dispergerings-medlet är ett betongsuperplastificeringsmedel.Composite material according to claim 24 or 25, characterized in that the particles A are silica particles with a specific surface area of about 50,000-2,000,000 cm / g, the particles B comprise at least 50% by weight Portland cement, the liquid is water in a weight ratio of not more than 0.30 based on particles A and B, and the dispersant is a concrete superplasticizer. 27. Kompositmaterial enligt patentkravet 26, kännetecknat av att partiklarna A är kiseldioxidstoftpar- 2 tiklar med en specifik ytarea pa ca 250 000 cm /g.Composite material according to claim 26, characterized in that the particles A are silica dust particles with a specific surface area of about 250,000 cm / g. 28. Kompositmaterial enligt nägot av patentkraven 24-27, kännetecknat av att partiklarna C föreligger i en volym, som väsentligen motsvarar tät packning mellan partiklarna C. ti 135 7 2 30 7Composite material according to any one of claims 24-27, characterized in that the particles C are present in a volume which substantially corresponds to tight packing between the particles C. 29. Kompositmaterial enligt patentkravet 26 eller 27, kännetecknat av att partiklarna A föreligger i en volym, som utgör 10-30 volym-% av den totala volymen av partiklarna A + B.Composite material according to claim 26 or 27, characterized in that the particles A are present in a volume which is 10-30% by volume of the total volume of the particles A + B. 30. Kompositmaterial enligt nägot av patentkraven 26-29, kännetecknat av att betongsuperplastificerings-medlet är ett alkali- eller jordalkalimetallsalt av ett hög-kondenserat naftalen-sulfonsyra/formaldehyd-kondensat, av vilket typiskt mer Jin 70 procent bestär av molekyler innehäl-lande 7 eller flera naftalenringar.Composite material according to any one of claims 26-29, characterized in that the concrete superplasticizer is an alkali or alkaline earth metal salt of a highly condensed naphthalene-sulfonic acid / formaldehyde condensate, of which typically more Jin 70 percent consists of molecules containing 7 or more naphthalene rings. 31. Kompositmaterial enligt patentkravet 30, kännetecknat av att alkali- eller jordalkalimetallsaltet är ett natrium- eller kalciumsalt.Composite material according to claim 30, characterized in that the alkali or alkaline earth metal salt is a sodium or calcium salt. 32. Kompositmaterial enligt patentkravet 30 eller 31, kännetecknat av att mängden av superplastifice-ringsmaterial ligger inom omradet 1-4 % räknat pä den totala vikten av Portland-cement och kiseldioxidstoft.Composite material according to claim 30 or 31, characterized in that the amount of superplasticizing material is in the range of 1-4% based on the total weight of Portland cement and silica dust. 33. Kompositmaterial enligt nägot av patentkraven 30-32, kännetecknat av att vätskan är vatten i ett vikt-förhällande mellan vatten och Portland-cement och eventuellt andra partiklar B plus kiseldioxidstoft pä högst 0,20.Composite material according to any one of claims 30 to 32, characterized in that the liquid is water in a weight ratio of water to Portland cement and possibly other particles B plus silica dust of not more than 0.20. 34. Kompositmaterial enligt nägot av patentkraven 24-33, känntecknat av att partiklarna C bestär av material innehällande starka naturliga mineral, starka syntetiska mineral eller starka metaller eller legeringar.Composite material according to any of claims 24-33, characterized in that the particles C consist of materials containing strong natural minerals, strong synthetic minerals or strong metals or alloys. 35. Kompositmaterial enligt patentkravet 34, kännetecknat av att partiklarna C bestär av en eller flera av följande komponenter: topas, lawsonit, diamant, korund, fenacit, spinell, beryll, krysoberyll, turmelin, granit, an-dalusit, staurolit, zirkon, borkarbid, wolframkarbid. 136 72307Composite material according to claim 34, characterized in that the particles C consist of one or more of the following components: topaz, lawsonite, diamond, corundum, phenacite, spinel, beryll, chrysberyll, tourmelin, granite, analusite, staurolite, zircon, boron carbide , tungsten carbide. 136 72307 36. Kompositmaterial enligt patentkravet 35, kanne-tecknat av att partiklarna C bestär av eldfast bauxit.Composite material according to claim 35, characterized in that the particles C consist of refractory bauxite. 37. Förfarande för framställning av en formkropp enligt nagot av patentkraven 1-23 eller en del därav, kanne-tecknat av att man kombinerar A) oorganiska fasta partiklar, säsom kiseldioxidstoft, med en storlek pa ca 50 Ä - 0,5 ^um, och B) fasta partiklar med en storlek av storleksordningen 0,5 - 100 ^um, vilka partiklar är minst en storleksordning större än de under A) nämnda partiklarna, varvid mängden av partiklar A är 5-50 volym-% räknat pa voly-men av partiklarna A + B, en vätska och ett ytaktivt dispergeringsmedel, och mekaniskt blandar partiklarna A, vätskan och det ytaktiva dispergeringsmedlet tillsamman med partiklar B och eventuellt partiklar C, som är kompakt-formade partiklar med en storlek pa 100 ^um - 0,1 m, och/eller inerta fyllnads- eller arme-ringsmaterial D, och därefter, om nödvändigt eller vid önskan, kombinerar den resulterande massan med partiklar och/eller material av ovannämda typ (B, C, D) med mekaniska medel för erhällande av den önskade fördelningen av komponenterna, och slutligen gjuter den resulterande massan i den önskade formen i ett spänningsomrade, eventuellt med inkorporering under gjutningen av partiklar C och/eller material D, kännetecknat av att mängden av partiklar B vä-sentligen motsvarar tät packning därav i kompositmaterialet med homogent fördelade partiklar A i rummet melian partiklarna B, att mängden av vätska väsentligen motsvarar den mängd, som erfordras för utfyllnad av rummet mellan partiklarna A och B, att mängden av dispergeringsmedlet är tillräcklig för bi-bringa kompositmaterialet en flytande tili plastisk konsistens i ett omräde med lag spänning pä mindre än 5 kg/cm2 , att den mekaniska blandningen av kombinationen omfattande partiklarna A och B och eventuellt ytterligare partiklar C och/el- li 72307 137 ler D fortsättes tills man erhaller en viskos till plastisk massa omfattande partiklarna A och B och eventuellt ytterli-gare partiklar C och/eller D, vari partiklarna A är homogent fördelade mellan tätt packade partiklar B, och att partiklarna C är partiklar av ett material med en styrka, som översti-ger styrkan för vanlig sand och sten, som anvandes i vanlig betong, typiskt en styrka motsvarande minst ett av följande kriterier: 1. ett kolvtryck pi over 30 MPa vid en packningsgrad pa 0,70, over 50 MPa vid en packningsgrad pa 0,75 och over 90 MPa vid en packningsgrad pa 0,80, bestämd med den i beskrivningen angivna metoden (pa partiklar av ett material med ett stor-leksförhallande mellan den största och den minsta partikeln, som väsentligen icke överstiger 4), 2. en tryckhillfasthet för ett kompositmaterial, där partiklarna är inneslutna i en specifik matris, överstigande 170 MPa (i det fall att en väsentlig mängd av partiklarna är större än 4 mm) och 200 MPa (i det fall att väsentligen alla partiklar är mindre än 4 mm), bestämd med den i beskrivningen angivna metoden, 3. en Mohs-hirdhet (för det mineral partiklarna bestir av) över 7, och 4. en Knoop-intryckningshardhet (för det mineral partiklarna bestir av) över 800, med det förbehillet, att partiklarna B omfattar minst 20 vikt-% Portland-cementpartiklar.37. A process for making a mold according to any one of claims 1-23 or part thereof, characterized by combining A) inorganic solid particles, such as silica, with a size of about 50 µm - 0.5 µm. and B) solid particles of the order of 0.5-100 µm, which particles are at least one order of magnitude larger than the particles mentioned under A), wherein the amount of particles A is 5-50% by volume based on the volume. of the particles A + B, a liquid and a surfactant dispersant, and mechanically mixes the particles A, the liquid and the surfactant dispersant together with particles B and optionally particles C which are compact shaped particles having a size of 100 µm - 0.1 m, and / or inert filler or reinforcing material D, and then, if necessary or desired, combines the resulting mass with particles and / or materials of the above type (B, C, D) with mechanical means to obtain the desired distribution of comp and, finally, cast the resulting mass in the desired shape in a stress range, possibly with incorporation during casting of particles C and / or material D, characterized in that the amount of particles B substantially corresponds to dense packing thereof in the composite material with homogeneously distributed particles. A in the space between the particles B, that the amount of liquid substantially corresponds to the amount required to fill the space between the particles A and B, that the amount of the dispersant is sufficient to impart a liquid to plastic consistency in a low voltage region. at less than 5 kg / cm 2, that the mechanical mixture of the combination comprising particles A and B and optionally additional particles C and / or D is continued until a viscous to plastic mass comprising particles A and B is obtained and any additional lower particles C and / or D, wherein particles A are homogeneously distributed between dense pac Particles C are particles of a material having a strength which exceeds the strength of ordinary sand and stone used in ordinary concrete, typically a strength corresponding to at least one of the following criteria: 1. a piston pressure pi over 30 MPa at a packing rate of 0.70, over 50 MPa at a packing rate of 0.75 and over 90 MPa at a packing rate of 0.80, as determined by the method described in the specification (on particles of a material having a size ratio 2. a compressive strength of a composite material, wherein the particles are enclosed in a specific matrix, exceeding 170 MPa (in the case that a substantial amount of the particles is greater than 4 mm ) and 200 MPa (in case substantially all particles are less than 4 mm), as determined by the method described in the specification, 3. a Mohs hardness (for the mineral particles consists of) above 7, and 4. a Knoop impression hardness (for the mines all the particles consist of over 800, with the proviso that the particles B comprise at least 20% by weight of Portland cement particles. 38. Förfarande enligt patentkravet 37, känneteck- n a t av att det spänningsomride, som istadkommer formningen av massan, huvudsakligen beror pa gravitetskrafter, som verkar pi massan, eller inertiakrafter, som verkar pa massan, eller kontaktkrafter, eller samtidig inverkan av tva eller flera av ovannämnda kraf-ter. 138 7230738. A method according to claim 37, characterized in that the range of stresses which assist in the formation of the pulp mainly depends on gravity forces acting on the pulp, or inertia forces acting on the pulp, or contact forces, or simultaneously the influence of two or more of the pulp. the aforementioned forces. 138 72307 39. Förfarande enligt patentkravet 38, känneteck- n a t av att det spänningsomräde, som huvudsakligen ästad- kommer formningen av massan, beror pä oscillerande krafter . 6 med en frekvens pa 0,1-10 Hz, varvid de oscillerande kraf-terna är av den i patentkravet 38 nämnda typen eller beror pa en kombination av sädana oscillerande krafter med icke oscillerande krafter av den i patentkravet 38 nämnda typen.39. A method according to claim 38, characterized in that the range of stresses which mainly effect the formation of the pulp depends on oscillating forces. 6 with a frequency of 0.1-10 Hz, wherein the oscillating forces are of the type mentioned in claim 38 or depend on a combination of such oscillating forces with non-oscillating forces of the type mentioned in claim 38. 40. Förfarande enligt patentkravet 37, känneteck- n a t av att formkroppen eller en del av formkroppen formas genom extrudering eller valsning med ett formningstryck pa 2 upp tili 100 kg/cm .40. A method according to claim 37, characterized in that the mold body or part of the mold body is formed by extrusion or rolling with a molding pressure of 2 up to 100 kg / cm. 41. Förfarande enligt patentkravet 37, känneteck-n a t av att formkroppen eller en del av formkroppen formas genom sprutning, mälning eller pensling, injektion eller pä-föring av ett skikt av massan pä en yta och anpassning av massan till ytans form.41. A method according to claim 37, characterized in that the mold body or part of the mold body is formed by spraying, milling or brushing, injecting or applying a layer of the pulp to a surface and adapting the pulp to the shape of the surface. 42. Förfarande enligt patentkravet 37, känneteck-n a t av att formkroppen eller en del av formkroppen formas genom centrifugalgjutning.42. A method according to claim 37, characterized in that the mold body or part of the mold body is formed by centrifugal casting. 43. Förfarande enligt patentkravet 37, känneteck-n a t av att massan hälles i form av en sammanhängande massa ut i en vätska, där den förtränger en del av vätskan och anordnar sig som en sammanhängande massa.43. A method according to claim 37, characterized in that the pulp is poured into a liquid in the form of a continuous mass, where it displaces part of the liquid and is arranged as a continuous mass. 44. Förfarande enligt patentkravet 43, känneteck-n a t av att vätskan är vatten och massan är en pasta, ett bruk eller betong för byggande av en undervattenskonstruktion.44. A method according to claim 43, characterized in that the liquid is water and the pulp is a paste, mill or concrete for the construction of an underwater structure. 45. Förfarande enligt nägot av patentkraven 37-44, kännetecknat av att partiklarna A är kiseldio-xidstoftpartiklar med en specifik ytarea pä ca 50 000 -45. Process according to any of claims 37-44, characterized in that the particles A are silica particles having a specific surface area of about 50,000.
FI814231A 1980-05-01 1981-12-31 FORMAT FOEREMAOL SAMT FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV DETSAMMA FI72307B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI904527A FI88499C (en) 1980-05-01 1990-09-13 Process for making a mold body

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK194580 1980-05-01
DK194580 1980-05-01
DK53881 1981-02-06
DK53881 1981-02-06
DK90781 1981-02-27
DK90781A DK90181A (en) 1980-02-29 1981-02-27 TEXTILE TREATMENT AGENT
PCT/DK1981/000048 WO1981003170A1 (en) 1980-05-01 1981-05-01 Shaped article and composite material and method for producing same
DK8100048 1981-05-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI814231L FI814231L (en) 1981-12-31
FI72307B true FI72307B (en) 1987-01-30

Family

ID=27439341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI814231A FI72307B (en) 1980-05-01 1981-12-31 FORMAT FOEREMAOL SAMT FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV DETSAMMA

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU7078781A (en)
FI (1) FI72307B (en)
NO (1) NO166634C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
NO166634C (en) 1993-09-29
NO166634B (en) 1991-05-13
NO814495L (en) 1981-12-30
AU7078781A (en) 1981-11-26
FI814231L (en) 1981-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI88499C (en) Process for making a mold body
FI72306B (en) FORMAT FOEREMAOL OCH SAMMANSATT MATERIAL SAMT FOERFARANDE FOERFRAMSTAELLNING AV FOEREMAOLET
US3927163A (en) Altering the properties of concrete by altering the quality or geometry of the intergranular contact of filler materials
US5234754A (en) Shaped article and composite material and method for producing same
US3754954A (en) Altering the properties of concrete by altering the quality or geometry of the intergranular contact of filler materials
CN111499239A (en) Composite structural material and aggregate therefor
ES2503666T3 (en) Lightweight concrete compositions
Sonebi et al. Mechanical behavior of 3D printed cement materials
JP2002308660A (en) Grout
FI72307B (en) FORMAT FOEREMAOL SAMT FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV DETSAMMA
SK5342001A3 (en) Thin-walled component made from hydraulically hardened cement paste material and method for the production thereof
Zhang et al. Transition from multiple macro-cracking to multiple micro-cracking in cementitious composites
IL33706A (en) Altering the properties of concrete by altering the quality or geometry of the intergranular contact of filler materials
CA3015511A1 (en) Fibers for reinforcing concrete
CA1197269A (en) Shaped article and composite material and method for producing same
FI88498C (en) Process for making a mold body
WO2012139587A1 (en) Concrete manufacturing process and panel manufactured by said process, where said panel has a decreasing density away from an exposed dense surface of con-crete or high performance concrete (hpc)
CN115340334B (en) Fiber-reinforced foam ultra-high performance concrete material and preparation method thereof
DK163298B (en) SHAPED ARTICLE AND COMPOSITION MATERIAL AND PROCEDURES FOR PRODUCING THEREOF
Zhang et al. Study on Bending Strength of Cementitious Composites Based on Fiber Alignment
AU2008251021B2 (en) A curable cementitious composition and uses thereof
JPH07276324A (en) Manufacture of high-strength concrete
JPS61294055A (en) Concrete member
JPH07276341A (en) Manufacture of high-strength concrete
DK151378B (en) SHAPED ARTICLES AND COMPOSITION MATERIALS AND PROCEDURES FOR PRODUCING SAME

Legal Events

Date Code Title Description
FA Application withdrawn

Owner name: AKTIESELSKABET AALBORG