FI79090B - Haerdbar komposition samt foerfarande foer framstaellning av saodan. - Google Patents

Description

79090

KOVETTUVA SEOS SEKÄ MENETELMÄ SELLAISEN VALMISTAMISEKSI - HÄRDBAR KOMPOSITION SAMT FÖRFARANDE FÖR FRAMSTÄLLNING AV SADAN

Tämän keksinnön kohteena on kovettuva seos, joka on tarkoitettu puristettavaksi levyksi ja joka sisältää runkoaineena kuituja, kuten jauhettuja tai hierrettyjä puukuituja, sekä lisäksi sideainetta, joka muodostuu osaksi sementistä ja osaksi masuunikuonasta, masuunikuonan kovettumista edistävää aktivointiainetta sekä mahdollisia lisäaineita, jotka on yhdistetty veteen.

Kovettuvissa sementtipöhjaisissa seoksissa on perinteisen Portland-sementin ohella alettu viime aikoina lisääntyvässä määrin käyttää sideaineena masuunikuonaa, joka on raakaraudan valmistuksessa syntyvä sivutuote. Masuunikuona muistuttaa kemialliselta koostumukseltaan sementtiä muodostuen pääasiassa kalsiumin, piin, alumiinin ja magnesiumin oksideista. Kuitenkin kuona eroaa oleellisesti sementistä siinä, että piin määrä suhteessa kalsiumin määrään on siinä huomattavasti suurempi; kun sementissä suhde CaO/SiO^ on suurempi kuin 2, on ko. suhde kuonassa alueella 0,9-1,3.

Eräs merkittävä syy Portland-sementin korvaamiseen masuuni-kuonalla on viimeksimainitun materiaalin halvempi hinta. Kuitenkin masuunikuonan lisääntyvä käyttö on perusteltua myös sen teknisten ominaisuuksien vuoksi. Niinpä kuona vaikuttaa saatavan tuotteen lujuusominaisuuksiin siten, että se sementtiä hitaammin kovettuvana heikentää tuotteen varhaislujuutta mutta sen jälkeen antaa tuotteelle ainakin saman tai jopa suuremman lujuuden kuin Portland-sementti. Sementtiin verrattuna kuona antaa tuotteelle lisäksi paremman sulfaatinkestä-vyyden, kuten myös paremman merivedenkestävyyden etenkin korkeilla kuonapitoisuuksi1la.

Masuunikuonan käytön haittapuolena on ollut jo edellä mainittu hidas kovettuminen Port1and-sementtiin verrattuna. Niissä tapauksissa, joissa seoksessa on käytetty sideaineena 79090 yksinomaan kuonaa, on kuonan kovettumista voitu nopeuttaa erilaisilla aktivointiainei1la , kuten aikaiihydroksidei1la, alkalikarbonaatei1la, alkalisulfaatei1la tai vesilasilla. Kuonan ja sementin seoksia käytettäessä aktivointiaineista on ollut kuitenkin haittaa, sillä ne häiritsevät sementin kovettumista .

Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa ratkaisu, joka lisää masuunikuonan käyttökelpoisuutta kuitupitoisen, levyksi puristettavan kovettuvan seoksen aineosana. Tunnusomaista keksinnölle on se, että seos sisältää masuunikuonaa, joka on jauhettu hienouteen, jossa kuonan ominaispinta-ala on ainakin 1000 m2 /kg.

Keksinnön mukaisesti käytettävä korkean jauhatusasteen omaava masuunikuona voidaan valmistaa esim. suihkujauhimella. Kuona lisää keksinnön mukaisesta seoksesta saatavan kuitulevyn tai vastaavan lujuutta, varsinkin sen varhaislujuutta. Kuonan korkealla jauhatusasteella saavutettava varhaislujuuden lisäys on merkittävästi suurempi, kuin se, mihin päästään akti-vointiaineen määrää lisäämällä; mm. jäljempänä esitetty ver-tailuesimerkki 1 osoittaa, että kun aktivointiaineen määrän kaksinkertaistaminen lisää tavanomaista, alle 500 m2/kg:n ominaispinta-alan omaavaa kuonaa sisältävän seoksen varhais-' lujuuden n. 1,5-kertaiseksi, lisää jauhatusasteen kasvattami nen n. 2,5-kertaiseksi varhaislujuuden yli kaksinkertaiseksi, minkä jälkeen lujuus on vielä lisättävissä n. 1,5-kertaiseksi aktivointiaineen määrän kaksinkertaistuksella.

Keksinnön mukaisessa kovettuvassa seoksessa masuunikuonan ohella käytettävän Portland-sementin hienous on sopivimmin alempi kuin kuonan hienous, voidaan esim. käyttää sementtiä, jonka ominaispinta-ala on n. 300-500 m2/kg.

Masuunikuonan ja sementin keskinäinen suhde keksinnön mukaisessa seoksessa voi vaihdella. Kuonaa on ainakin 10 % ja sopivimmin 10-78 %, ja sementtiä vastaavasti enintään 90 %, so- pivimmin 22-90 %. Kuitenkin seoksessa on kannattavaa pyrkiä mahdollisimman suureen kuonan osuuteen.

3 79090

Keksinnön mukaisen kovettuvan seoksen komponentteina voivat edelleen olla putsolaanit, kuten silika, jonka osuus seoksesta voi olla 2-20 paino-%. Silika muodostuu vähintään 80 Sirsti hienojakoisista Sio^-partikke1 eista.

Keksinnön mukaisen kovettuvan seoksen mahdollisista lisäaineista on mainittava erityisesti notkistimet, jotka pinta-ak-tiivisina aineina parantavat seoksen valettavuutta. Edulliseksi notkistimeksi on havaittu sulfonoidut polyelektrolyy-tit, varsinkin vesiliuoksena käytettävä 1ignosu1 fonaa11i .

Keksinnön kohteena on edelleen menetelmä edellä esitetyn kovettuvan, levyksi puristettavan seoksen valmistamiseksi. Menetelmän mukaan runkoaine, joka muodostuu kuiduista, kuten jauhetuista tai hierretyistä puukuiduista, sideaine, joka muodostuu osaksi sementistä ja osaksi masuunikuonasta, masuu-nikuonan kovettumista edistävä aktivointiaine sekä mahdolliset lisäaineet yhdistetään veteen, ja menetelmä on tunnettu siitä, että seokseen käytetään masuunikuonaa, jonka ominais-pinta-ala on ainakin 1000 m?/kg ja että sementti ja masuuni- kuona saatetaan seokseen eri vaiheissa siten, että ensin ma- suunikuona ja aktivointiaine sekoitetaan veteen ja sen jälkeen seuraavassa vaiheessa seokseen lisätään sementti. Sementin lisäys voi tapahtua 5 sek-30 min, sopivimmin n. 15 sek-3 min sen jälkeen, kun sekä masuunikuona että aktivointiaine on yhdistetty veteen.

Masuunikuonan ja sementin eriaikaisella sekoituksella saavutetaan se, että aktivointiaineen vaikutus kohdistuu pelkästään kuonaan. Tällöin aktivointiaine ei häiritse sementin kovettumista. Eriaikaisella sekoituksella saavutettu etu ilmenee selvästi jäljempänä olevasta esimerkistä 2.

Kovettuvan seoksen runkoaineen muodostavat kuidut ovat sopivimmin puukuituja, ja keksintö koskee myös puristamalla ta- pahtuvaa lastulevyn valmistusta tällaisesta seoksesta, joka on koostumukseltaan tai valmistustavaltaan edellä esitetyn mukainen.

4 79090

Keksintöä valaistaan seuraavassa suoritusesimerkei1lä, joista esimerkissä 1 (vertailuesimerkki) on kuonan jauhatusasteen merkityksen osoittamiseksi vertailtu tavanomaista, matalan jauhatusas teen omaavaa kuonaa sekä korkean jauhatusasteen omaavaa kuonaa sisältävien betoniseosten lujuusarvoja ja esimerkissä 2 (keksintö) on esitetty lujuusarvoja lastulevyille, jotka on valmistettu keksinnön mukaisista korkean jauha-tusasteen omaavaa kuonaa ja sementtiä sisältävistä seoksista komponenttien samanaikaisella ja eriaikaiselle sekoituksella.

Es i. mer kk i_l^ (vertailu)

Mikrobetonia valmistettiin laboratoriomittakaavassa neljässä erässä (kokeet 1-4) käyttäen kaikissa tapauksissa sideaineena pelkästään masuunikuonaa. Kokeissa 1 ja 2 käytettiin tunnettuun tapaan karkeaa kuonaa, jonka hienous oli 450 m*/kg, ja kokeissa 3 ja 4 hienoksi jauhettua kuonaa, jonka hienous oli 1200 m2/kg. Muina materiaalikomponentteina olivat silika, joka muodostui yli 90 %:sti hienoista, amorfisista SiO^-par-tikkeleista, aktivointiaine, jona oli 50 % NaOH-vesiliuos, notkistin, jona oli 25 % 1ignosulfaatin vesiliuos, vesi, sekä hiekka, jossa maksimihiukkaskoko oli 5 mm.

Kussakin kokeessa kaikki materiaalikomponentit sekoitettiin toisiinsa samanaikaisesti ja valettiin betoniksi. Betonien varhaislujuus selvitettiin mittaamalla niiden puristuslujuut-ta.

Seuraavassa taulukossa komponenttien määrät kussakin kokeessa on esitetty kiloina/m3 valmista betonia, lukuunottamatta vettä, jonka määrä on prosentteina kuonan määrästä. Lisäksi taulukossa on esitetty betonien puris tuslujuudet (MN/m2) mitattuina 4x4x16 cm:n suuruisista kappaleista sen jälkeen, kun 5 79090 kappaleita oli pidetty 3, 6, 12 ja 24 tuntia betonin sekoi- tushetkestä laskettuna lämpötilassa +40°C.

_KOE 1_KOE 2_KOE 3_KOE 4_

Karkea kuona (kg/m3 ) 495 495

Hieno kuona - - 495 495

Silika 55 55 55 55

Aktivaattori 11 22 11 22

Notkistin 9999

Hiekka 1485 1485 1485 1485

Vesi ( % kuonasta) 30 30 35 35

Puristuslujuus (MN/m2) 3 h 9,6 14,4 20,4 29,1 6 h 21,0 29,1 37,7 52,8 12 h 28,8 43,0 51,0 63,3 24 h 45,0 50,0 65,0 72,6

Es^merkki_2 (keksintö)

Valmistettiin kaksi sideaineella vahvistettua lastulevyä käyttäen kumpaankin samoja materiaa1ikomponentteja samoissa keskinäisissä suhteissa siten, että toisen levyn yhteydessä (koe 1) kaikki komponentit sekoitettiin samanaikaisesti ja toisen levyn yhteydessä (koe 2) komponentit sekoitettiin vaiheittain. Levyjen runkoaineena olivat puukuidut, jotka olivat kuusta, ja muina materiaalikomponentteina olivat RHPC-sement-ti (Rapid Hardening Portland Cement), jonka hienous oli 450 m2/kg, masuunikuona, jonka hienous oli 1200 m2/kg, silika, joka muodostui yli 90 %:sti hienoista, amorfisista SiO^-partikkeleista, aktivointiaine, jona oli 50 % NaOH-vesi1iuos, sekä notkistin, jona oli 25 % lignosulfaatin vesiliuos. Komponenttien sekoitusjärjestys kokeessa 2 oli se, että masuuni-kuona sekoitettiin ensin veteen, 1 min tämän jälkeen lisät- tiin notkistin, 1 min notkistimen lisäämisen jälkeen lisät tiin aktivaattori, 1 min aktivaattorin lisäämisen jälkeen li 6 79090 sättiin sementti kuivana ja 1 min sementin lisäämisen jälkeen lisättiin puukuidut. 9 min puukuitujen lisäämisen jälkeen saatu seos puristettiin levyksi puristuspainee 11a 34 kg/cm* lämpötilassa 95°C puristusajan ollessa 5 min. Samalla tavalla tapahtui levyn puristus kokeessa 1.

Seuraavassa taulukossa on esitetty materiaalikomponenttien määrät, saatujen levyjen taivutusvetolujuudet mitattuina puristuksen jälkeen kolme ja seitsemän päivää lämpötilassa 20°C säilytetyistä levyistä sekä kolme ja seitsemän päivää säilytettyjen levyjen prosentuaalinen turpoama pidettäessä niitä vedessä kahden tunnin ajan.

______________________________KOE 1_____KOE_2________________ RHPC-sementti (g/annos) 240 240

Kuona 2142 2142

Aktivaattori (%) kuonan määrästä 5 5

Notkistin 1,7 1,7

Puuikuidut (g/annos) 1020 1020

Vesi 762 762

Taivutusvetolujuus (N/mm* ) 3 vrk 1,9 7,9 7 vrk 2,3 11,3

Turpoaminen vedessä (¾) 3 vrk - 4,3 7 vrk _ 4,0 79090

Kokeessa 1 turpoamista ei voitu mitata, sillä levyt eivät pysyneet koossa .

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset so-vellutusmuodot eivät rajoitu edellisiin esimerkkeihin vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä esimerkiksi puukuitujen asemesta voidaan käyttää muita orgaanisia tai epäorgaanisia kuituja, kuten metalli-, muovi-tai lasikuituja. Seokset voivat myös sisältää silikan ohella muita putsolaaneja, kuten lentotuhkaa, turvetuhkaa tai hienoksi jauhettua kvartsi hiekkaa.

Claims (10)

1. Kovettuva seos, joka on tarkoitettu puristettavaksi levyksi ja joka sisältää runkoaineena kuituja, kuten jauhettuja tai hierrettyjä puukuituja, sekä lisäksi sideainetta, joka muodostuu osaksi sementistä ja osaksi masuunikuonasta, masuu-nikuonan kovettumista edistävää aktivointiainetta sekä mahdollisia lisäaineita, jotka on yhdistetty veteen, tunnettu siitä, että seos sisältää masuunikuonaa, joka on jauhettu hienouteen, jossa kuonan ominaispinta-ala on ainakin 1000 m2/kg.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnettu siitä, että seos sisältää sideaineena masuunikuonan ohella Port-land-sementtiä, jonka hienous on sopivimmin alempi kuin kuonalla .

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen seos, tunnettu siitä, että sementin ominaispinta-ala on n. 300-500 m2/kg.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen seos, tunnettu siitä, että sementin ominaispinta-ala on noin 450 m2/kg ja kuo- ·': nan noin 1200 m2/kg.

5. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukaisen levyksi puristettavan seoksen valmistamiseksi, jossa menetelmässä runkoaine, joka muodostuu kuiduista, kuten jauhetuista tai hierretyistä puukuiduista, sideaine, joka muodostuu osaksi sementistä ja osaksi masuunikuonasta, masuunikuonan kovettumista edistävä aktivointiaine sekä mahdolliset lisäaineet yhdistetään veteen, tunnettu siitä, että seokseen käytetään masuunikuonaa, jonka ominaispinta-ala on ainakin 1000 m2/kg ja että sementti ja masuunikuona saatetaan seokseen eri vaiheissa siten, että ensin masuunikuona ja akti-vointiaine sekoitetaan veteen ja sen jälkeen seuraavassa vai-l heessa seokseen lisätään sementti. 9 79090

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sementti lisätään 15 sek-3 min sen jälkeen, kun sekä masuunikuona että aktivointiaine on yhdistetty veteen.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että runkoaineena olevat puukuidut lisätään seokseen sementin lisäämisen jälkeen.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 5-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aktivointiaine on aikaiihydroksidi, aikaiikarbonaatti, aikaiisulfaatti tai vesilasi.

8 79090

9. Menetelmä lastulevyn valmistamiseksi, tunnettu siitä, että levy valmistetaan puristamalla jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukaisesta seoksesta, jossa runkoaineena ovat puukuidut.

10. Menetelmä lastulevyn valmistamiseksi, tunnettu siitä, että levy valmistetaan puristamalla jonkin patenttivaatimuksen 5-8 mukaisesti valmistetusta seoksesta, jossa runkoaineena ovat puukuidut. 10 79090