FI78639C - Foerfarande foer framstaellning av blandad betong. - Google Patents

Description

1 78639

Menetelmä seosbetonin valmistamiseksi

Keksintö kohdistuu menetelmään seosbetonin valmistamiseksi, joka menetelmä käsittää ensimmäisen sekoitusvai-5 heen laastin valmistamiseksi sekoittamalla keskenään sementtiä, hienojakoista kiviainetta ja ensiövettä, ja toisen sekoitusvaiheen seosbetonin valmistamiseksi, sekoittamalla keskenään laastia, karkeajakoista kiviainetta ja toisiovet-tä, jolloin ensimmäisessä sekoitusvaiheessa lisätään lisä-10 huokoistusainetta ja toisessa sekoitusvaiheessa vettä vähentävää ainetta.

Betoni kutistuu veden haihtuessa ja betonin kovettuessa. enemmän vettä betoni sisältää, sitä voimakkaammin se kutistuu ja sen halkeaminen on todennäköisempää ja sen 15 lujuus pienempi.

US-patenttijulkaisussa 4 403 863 on esitetty menetelmä betonin valmistamiseksi kiinteän sekoituslaitteen avulla, joka käsittää yläpuolisen sekoittimen, jossa valmistetaan laastia sekoittamalla sementtiä, hienojakoista kiviai-20 nesta ja vettä; sekä alapuolisen sekoittimen, joka vastaanottaa laastin yläpuolisesta sekoittimesta ja sekoittaa sen karkean kiviaineksen kanssa. Tämän menetelmän avulla voidaan saavuttaa hieman pienempi vesimäärä betonin valmistamiseksi, mutta sen ei voida odottaa muodostavan betonia, 25 jonka laskeutumisarvo ja puristuslujuus ovat tyydyttävät, koska sementti alkaa kovettua alapuolisessa sekoittajassa.

DE-kuulutusjulkaisusta 1 255 045 tunnetaan laitteisto veden poistamiseksi varastosiilossa olevasta hiekasta. Vedenpoiston tarkoituksena on se, että hiekka voitaisiin 30 kuljettaa kuorma-autolla ilman vaikeuksia. Jos hiekka on liian märkää, kun se lastataan kuorma-auton lavalle, on hiekan kuivumista odotettava vielä autoa seisottamalla. Muussa tapauksessa märkää hiekkaa valuu kuljetettaessa maantielle, mikä vaarantaa liikenneturvallisuutta. Tämän 35 julkaisun mukaisella keksinnöllä pyritään näiden ongelmien poistamiseen, vedenpoisto pyritään suorittamaan mahdolli- 2 78639 simman nopeasti siinä kuvatusta matalasta siilosta heilah-televan, onton, rei'illS varustetun kappaleen avulla. Julkaisussa mainitaan, että tällä laitteistolla saavutetaan hiekalle n. 5 painoprosentin suuruinen kosteuspitoituus.

5 GB-hakemusjulkaisusta 2 020 722 tunnetaan lisäksi menetelmä betonin sekoittamiseksi ja suihkuttamiseksi ja tämän julkaisun sivulla 6 riveillä 37-39 esitetään yhden tai useamman lisäaineen lisääminen tuoreeseen, vetelään betoniin.

10 Tämän keksinnön tarkoituksena on betonin puristuslu- juuden lisääminen ja betonin laadun vaihtelun minimoiminen parantamalla sementtiosasten hydrataatiota vähentäen samalla tarvittavan veden määrää.

Tähän päämäärään päästään keksinnön mukaisella mene-15 telmällä, jolle on tunnusomaista, että betonin hienojakoisen kiviaineksen pinnan vedenpitoisuutta säädetään kostuttamalla hienojakoista kiviainesta vedellä ja pitämällä sitä varastotilassa vähintään 48 tuntia massana, jonka korkeus on vähintäin 15 m, ennen kuin se syötetään ensimmäiseen 20 sekoitusvaiheeseen, jolloin pinnan vedenpitoisuuden vaihte- lu voidaan pitää + 1 painoprosentin sisällä.

Tämä keksintö antaa mahdollisuuden vähentää noin 10

O

kg/mJ tai 5-9 % sitä vesimäärää, joka vaaditaan tavanomaisessa menetelmässä betonin valmistamiseksi yksivaiheisen 25 sekoituksen avulla jyräsekoittimessa. Keksinnön mukaisen : menetelmän avulla valmistetun betonin puristuslujuus on 8-12 S suurempi kuin tavanomaisen tuotteen, joka on valmistettu yhden sekoitusvaiheen avulla, jos niiden laskeutumis-korkeus ja vesi/sementtisuhde ovat samat. Keksinnön mukai-30 sen tuotteen vesi/sementti-suhde on 3-8 % suurempi kuin tavanomaisen tuotteen, jos niiden puristuslujuus on sama. Toisin sanoen, keksintö sallii sen sementtimäärän vähentämisen 35-60 kg/m^, mikä vaaditaan betonin valmistuksessa. Nämä veden ja sementin määrien vähentämiset tarkoittavat 35 suurta kustannusten alentumista betonin tuotannossa. Lisäksi keksinnön mukainen menetelmä sallii betonin helpon ja ta- 3 78639 loudellisen valmistuksen, jolloin laadunvaihtelu on minimaalinen.

Seuraavassa keksintöä selitetään lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa 5 kuvio 1 on kaavioesitys betonin ja valmistusmenetel mästä, jossa sovelletaan esillä olevaa keksintöä, kuvio 2 on graafinen kuvio, joka esittää esimerkin avulla hienojakoisen kiviaineksen pinnan vesisisällön vaihtelua tavanomaisesta lajitteluvarastosta saatuna, 10 kuvio 3 on graafinen kuvio, joka esittää esimerkin avulla korkeasta varastosiilosta syötetyn hienojakoisen kiviaineksen pinnan vesisisällön vaihtelua tämän pinnan vesi-sisällön säätämiseksi esillä olevan keksinnön mukaisesti.

Kuvio 4 on poikkileikkauskuvio, joka esittää esimer-15 kin avulla korkeaa varastosiiloa, jota käytetään tämän keksinnön mukaisesti hienojakoisen kiviaineksen pinnan vesisisällön säätämiseksi.

Termillä "hienojakoinen kiviaines" tässä käytettynä tarkoitetaan kiviainesta, jonka osaskoko on verrattain pie-20 ni ja se tarkoittaa tavallisesti hiekkaa. Termillä "karkea kiviaines" tarkoitetaan kiviainesta, jonka koko on verrattain suuri ja tyypillisesti tarkoitetaan tällöin soraa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä säädetään ensin hienojakoisen kiviaineksen tai hiekan pinnan vesisisältö.

25 On edullista käyttää hiekkaa, jonka osaskoko on korkeintaan 5 mm. Vaikka hienojakoisen kiviaineksen pinnan vesisisältö riippuu siitä, mikä ainesta käytetään, on tärkeää varmistaa, että hienojakoisen kiviaineksen, jota käytetään annetun betonimäärän valmistamiseen, määrätyn määrän pinnan ve-30 sisisältö pidetään + 1 painoprosentin rajoissa.

Tavanomaisesti lajitteluvarastosta syötetyn hienojakoisen kiviaineksen pinnan vesisisältö mitattiin säännöllisin aikavälein. Tulokset vaihtelivat laajalla alueella noin 3,8-7,6 %, kuten esimerkiksi kuviossa 2 on esitetty.

35 Hiekka, jonka pinnan vesisisältö vaihtelee näin paljon, ei pysty kiinnittymään sementtiin tasaisesti ja betonia vai- 4 78639 niistettäessä saadaan tuotetta, jonka puristuslujuus ja muut ominaisuudet eivät ole tasaisia.

Keksinnön mukaisesti käytetään korkeaa siiloa hienojakoisen kiviaineksen pinnan vesisisällön säätämiseen. Jär-5 jestelmä, jota voidaan käyttää keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa, on esitetty esimerkkinä kuviossa 1. Hienojakoista kiviainesta siirretään sopivan väliaineen avulla, kuten nauhakuljettimella 1 ja vettä ruiskutetaan tälle kiviainekselle vihmoittimen 2 avulla sen kostuttami-10 seksi täydellisesti. Kostea kiviaines varastoidaan korkeaan siiloon 3, jonka korkeus on esimerkiksi 25 m. Hienojakoisen kiviaineksen korkeus siilossa 3 on vähintäin 15 m ja sen tilavuus edullisesti vähintäin 250 m3. Kiviaines saa oleellisesti pinnan tasaisen vesisisällön, joka vaihtelee 15 alueella ± 1 painoprosenttia, jos sitä pidetään siilossa 3 vähintäin 48 tuntia. Vaikka se mekanismi, jonka avulla tasainen pinnan vesisisältö saadaan, ei ole selvä, on erittäin todennäköistä, että veden potentiaalienergia kiviaineksen osasten pinnoilla ja kiviaineksen osasten paino voi-20 vat aiheuttaa liiallisen veden tippumisen pitkin osasten pintoja, jolloin vesi korvaa ilman osasten pinnoilla muodostaen tasaisen ja stabiilin osasia peittävän vesikalvon.

Se nopeus, jolla vesi poistuu pisaroina, kunnes kiviaineksen pinnalla oleva vesimäärä on stabiloitunut, on 25 kääntäen verranollinen kiviaineksen ominaispinta-alaan, ja suoraan verranollinen sen varastointikorkeuteen. Siten on edullista käyttää korkeaa varastosiiloa ja varastoida kiviaines siihen siten, että sen korkeus muodostuu suureksi. Täysin kostunutta hiekkaa, ulottui 20 metrin korkeudelle ja 30 jonka tilavuus oli 800 m3, varastoitiin siilossa, jonka korkeus oli 25 m, 48 tunnin ajan. Hiekkaa poistettiin siilosta sen pohjassa olevan poistoaukon kautta säännöllisin aikavälein ja sen pinnan vesisisältö mitattiin. Tulokset on esitetty kuviossa 3. Kuten kuviosta 3 ilmenee, hiekan pin-35 nan vesisisältö pysyi 5+1 painoprosenttina.

5 78639

Kuviossa 4 on esitetty esimerkki korkeasta varasto-siilosta. Se käsittää ulkovaipan 31, jonka poikkileikkaus on oleellisesti neliömäinen ja joka on jaettu keskeisen väliseinän 32 avulla kahteen osastoon. Ulkovaipassa 31 on 5 lattia 34, joka on varustettu poistoaukolla 33 kiviainesta varten ja katto 36, joka on varustettu tuloaukolla 35 kiviainesta varten. Katossa 36 on kansi 28, joka sisältää kiviaineksen syöttölaitteen 37. On mahdollista käyttää useita tällaisen rakenteen omaavia siiloja, jotka on sijoitettu 10 keskenään rinnakkain.

Kiviainesta, jonka pinnan vesisisältö on säädetty, siirretään siilokuoppaan 5 nauhakuljettimen 4 avulla ja sen pinnan vesisisältö mitataan vesisisältömittarin 6 avulla, kuten kuviossa 1 on esitetty. Kiviaines siirretään sitten 15 kiviainessäiliöön 8. Sementtiä ja betonin kiviainesta syötetään sementtisäiliöstä 7 ja kiviainessäiliöstä 8 vastaavasti yläpuoliseen sekoittimeen 14 ensimmäistä sekoitusta varten. Samanaikaisesti tai niiden sekoittamisen jälkeen keskenään jossain määrin syötetään ensimmäinen vesimäärä 20 ensiövesitankista 19 yläpuoliseen sekoittimeen 14 sementin ja kiviaineksen seoksen vaivaamiseksi. Ilmaa betoniin sekoittavaa ainetta lisätään tankista 12 ensiöveteen. On mahdollista käyttää jotain kaupallisesti saatavaa ilmaa sekoittavaa ainetta mukaanluettuna tuote, jota myy Hercules 25 Co of USA ja joka tunnetaan kauppanimellä "Vinsol". On riittävää lisätä tavallisesti käytetty määrä. On edullista sekoittaa semenetti ja kiviaines ja lisätä ensiövesi, joka sisältää ilmaa betoniin sekoittavaa ainetta seoksen vaivaamiseksi. Tämän menettelyn etuna on tyydyttävän kiinnitty-30 mislujuuden saavuttaminen kiviaineksen, jonka pinnan vesi-sisältö on stabiloitu ja sementin välille ja parantaa ilman ottoa.

Ensimmäisen sekoitusvaiheen avulla valmistettu laasti, kuten edellä on esitetty, siirretään yläpuolisesta se-35 koittimesta 14 alapuoliseen sekoittimeen 15. Samanaikaisesti syötetään karkeaa kiviainesta karkean kiviaineksen säi- 6 78639 liöstä 9 alapuoliseen sekoittimeen 15. Samanaikaisesti tai laastin ja karkean kiviaineksen sekoittamisen jälkeen jossain määrin syötetään toisiovettä toisioveden säiliöstä 11 alapuoliseen sekoittimeen 15. Toisiovesi sisältää sopivan 5 määrän vettä vähentävää ainetta, jota syötetään vettä vähentävän aineen tankista 13. On mahdollista käyttää jokaista kaupallisesti saatavaa vettä vähentävää ainetta mukaanluettuna Super Plasticizer NP-10 tai Water Reducing Agent Pozzolith No. 70 tai 5L (Mater Builders Co., USA) tai Super 10 Plasticier Mighty FD (Kao Soap CO., Japani). On edullista sekoittaa laastia ja karkeaa kiviainesta jossain määrin ja lisätä toisiovesi, joka sisältää vettä vähentävää ainetta, seoksen vaivaamiseksi. Tämä menettely sallii vettä vähentävän aineen vettä vähentävän vaikutuksen täydellisen hyö-15 dyntämisen ja valmistaa betonia, jossa ei oleellisesti ole laskeutumishäviöitä.

Kuten edellä olevan esityksen mukaan on ilmeistä, tämän keksinnön mukainen menetelmä käsittää kaksi vaihetta, ts. ensimmäisen sekoitusvaiheen, jossa valmistetaan laasti 20 ja toisen sekoitusvaiheen, jossa valmistetaan betoni. On tunnusomaista käyttää hienojakoista kiviainesta, jonka pinnan vesisisältö on valvottu ja ilmaa sekoittavaa ainetta sekä vettä vähentävää ainetta, jotka lisätään eri vaiheiden aikana. Nämä piirteet varmistavat laastin valmistamisen, 25 jonka vedenpidätysominaisuus on hyvä ja veden kiinnittyminen parantunut hienojakoiseen kiviainekseen ja siten saavuttaa karkean kiviaineksen parantunut kiinnittyminen laastiin. Keksinnön mukainen menetelmä antaa siten mahdollisuuden valmistaa kaikkina aikoina betonia, jonka puristuslu-30 juus ja kestävyys ovat erinomaiset. Se on erittäin taloudellinen menetelmä, jonka avulla voidaan valmistaa betonia pienemmästä semenettimäärästä kuin mitä vaaditaan jokaisessa tavanomaisessa menetelmässä valmistettaessa betonia, jonka puristuslujuus on sama.

35 Keksinnön kaikkein edullisimman toteutuksen mukaan sekoitetaan sementtiä ja hienojakoista kiviainesta keske- 7 nään 5-25 sekuntia yläpuolisessa sekoittimessa ja ensimmäinen vesi, joka sisältää ilmaa ottavaa ainetta, lisätään sitten seokseen sen vaivaamiseksi vähintäin 25 sekunnin ajan laastin valmistamiseksi. Laasti sekoitetaan karkean 5 kiviaineksen kanssa alapuolisessa sekoittimessa 5-25 sekunnin aikana ja toisiovesi, joka sisältää vettä vähentävää ainetta, lisätään seokseen sen vaivaamiseksi vähintäin 25 sekunnin ajan sekoitetun betonin muodostamiseksi.

Vaikka ei erikoisesti rajoiteta ensiöveden (mukaan-10 luettuna vesi hienojakoisen kiviaineksen pinnalla) suhdetta toisioveteen, on se edullisesti alueella 4:6 - 9:1.

Taulukossa I on esitetty esimerkkinä niiden materiaalien määrät, joita käytetään betonin valmistamiseen keksinnön mukaisen suositeltavimman menetelmän avulla, kuten 15 edellä on esitetty. Taulukko II on samanlainen kuin taulukko I, mutta käsittelee se tavanomaista menetelmää, jolloin sementti, hienojakoinen ja karkea kiviaines sekä lisäaineet sekoitetaan keskenään jyräsekoittimessa.

8 78639

Taulukko I

Nimellis- V/s Las- H/a Materiaalimäärät (kg/m3) lujuus suhde ' ' keuma suhde (2' (kp/cm2) (paino-%) (cm) (tilav.%) 5ementt^3) Vesi Hiekka Sora Ap(4) C 8 42,6 191 135 855 1,184 0.478 180 70,5 18 45,5 224 158 873 1,075 0,560 21 48,2 241 170 904 998 0,602 8 41,7 209 135 831 1,192 0,523 210 64,5 18 44,5 245 158 847 1,083 0,613 21 47,3 264 170 878 1,003 0,660 8 40,9 219 136 811 1,202 0,543 255 62f0 18 43,5 258 160 821 1,093 0,645 10 21 46,2 277 172 850 1,016 0,693 8 40,4 256 137 787 1,192 0,640 270 53,5 18 42,9 303 162 790 1,083 0,758 21 45,5 325 174 816 1,005 0,813 8 39,8 258 138 774 1,200 0,645 300 50,0 15 40,9 284 152 772 1,144 0,710 18 42,0 307 164 772 1,093 0,763 15

Taulukko II

Nimellis- V/S Las- H/A Materiaalimäärät (kc/m3) lujuus suhde keuma suhde'2' (kp /cm2) (paino-%) (cm) (tjiav.%) sementti3* Vesi Hiekka Sora AD ^ 8 42,6 232 145 829 1,149 0,530 180 62,5 18 45,5 269 168 844 1,039 0,672 20 21 48,2 288 180 873 963 0,720 8 41,7 250 145 805 1,158 0,625 210 58 18 44,5 290 168 818 1,048 0,725 21 47,3 310 180 847 972 0,775 8 40,9 278 146 780 1,158 0,695 255 52,5 18 43,5 324 170 785 1,048 0,810 21 46,2 347 182 811 972 0,868 25 8 40r4 294 147 764 i'158 0,735 270 ' 50 18 42,9 342 172 767 1,048 0,855 21 45,5 368 184 790 972 0,920 8 39,8 315 148 743 1,158 0,788 300 47 15 40,9 345 162 741 1,098 0,862 18 42,0 370 174 738 1,048 0,925 30 Huom. (1) V/S-suhde = vesi/sementti-suhde; (2) H/A-suhde = hiekka/aggregaatti-suhde; (3) sisältää 10 painoprosenttia lentotuhkaa; (4) AD = vettä vähentävä aine Pozzolith No. 70; (5) tiheys; sementti = 3,16, hiekka = 2,59 ja sora - 2,66.

9 78639

Kuten näistä taulukoista ilmenee, tämän keksinnön mukaisen menetelmän avulla valmistettu betoni sisältää noin 10 kg/m vähemmän vettä kuin tavanomaisen menetelmän mukaan valmistettu tuote. Tämän keksinnön mukaisen betonin puris-5 tuslujuus on 8-12 % suurempi kuin tavanomaisen menetelmän mukaan valmistetun betonin, jonka laskeutumisarvo on sama ja vesi/sementti-suhde on sama. Siten tämän keksinnön mukaisen menetelmän avulla valmistetun betonin vesi/sementti-suhde on 3-8 % suurempi kuin tavanomaisen menetelmän mukaan 10 valmistetun tuotteen, jonka puristuslujuus on sama. Otettaessa huomioon tarvittavan vesimäärän väheneminen, 3-8 % kasvu vesi/sementti-suhteessa vastaa tarvittavan sementti-määrän vähenemistä 35-60 kg/m^.

Keksintöä esitellään edelleen seuraavien esimerkkien 15 avulla.

Esimerkit 1-4

Suoritettiin sarja kokeita muuttamalla vettä vähentävän aineen lisäyksen ajoitusta betonin valmistuksen aikana kaksiasteisessa kiinteässä sekoituslaitteessa, joka käsittää 20 yläpuolisen ja alapuolisen sekoittimen. Yläpuoliseen sekoit- timeen panostettiin 245 kg sementtiä ja 847 kg hiekkaa ja kun niitä oli sekoitettu 5 sekuntia, lisättiin 126 kg ensiö- 3 vettä, joka sisälsi 30 cm ilmaa sekoittavaa ainetta, joka tunnetaan nimellä Vinsol, seoksen vaivaamiseksi 25 sekunnin 25 aikana laastin valmistamiseksi. Laasti ja 1083 kg soraa pantiin alapuoliseen sekoittimeen ja sekoitettiin keskenään. Kolmekymmentäkaksi kilogrammaa (32 kg) toisiovettä, joka sisälsi 2450 cm^ vettä vähentävää ainetta, joka tunnetaan nimellä Pozzolith No. 70, lisättiin (1) samanaikaisesti so-30 ran kanssa (esimerkki 1), viisi sekuntia soran jälkeen (esimerkki 2), (3) 15 sekuntia soran jälkeen (esimerkki 3) ja (4) 25 sekuntia soran jälkeen (esimerkki 4) vastaavasti. Tällöin saadun betonin puristuslujuus mitattiin 3, 7 ja 28 vuorokauden jälkeen sen valmistamisesta. Tulokset on esitetty 35 taulukossa III. Jokainen puristuslujuuden arvo on koetulosten keskiarvo, jotka kokeet toistettiin useita kertoja.

,ο 78639

Taulukko III

2

Esimerkki Laskeuma Ilma Puristuslujuus (kp/cm ) no_cm_%_3 d_7 d_28 d 5 1 18,5 4,5 81 163 248 2 18,5 4,6 79 160 245 3 18,5 4,6 80 159 243 4 18,5 4,5 82 165 253

Claims (2)

1. Menetelmä seosbetonin valmistamiseksi, joka käsittää ensimmäisen sekoitusvaiheen laastin valmistamisek- 5 si sekoittamalla keskenään sementtiä, hienojakoista kivi-ainetta ja ensiövettä, ja toisen sekoitusvaiheen seosbetonin valmistamiseksi sekoittamalla keskenään laastia, karkeajakoista kiviainetta ja toisiovettä, jolloin ensimmäisessä sekoitusvaiheessa lisätään lisähuokoistusainetta ja 10 toisessa sekoitusvaiheessa vettä vähentävää ainetta, tunnettu siitä, että betonin hienojakoisen kiviaineksen pinnan vedenpitoisuutta säädetään kostuttamalla hienojakoista kiviainesta vedellä ja pitämällä sitä va-rastosiilossa (3) vähintäin 48 tuntia massana, jonka kor-15 keus on vähintäin 15 m, ennen kuin se syötetään ensimmäiseen sekoitusvaiheeseen, jolloin pinnan vedenpitoisuuden vaihtelu voidaan pitää+ 1 painoprosentin sisällä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että varastosiilossa (3) olevan 3 20 hienojakoisen kiviainesmassan tilavuus on vähintään 250 m .