FI80669C

FI80669C - Vaermeackumulerande och -utjaemnande sten, platta eller element.

Info

Publication number: FI80669C
Application number: FI880058A
Authority: FI
Inventors: Kyoesti Penttinen
Original assignee: Nordos Ab Oy
Priority date: 1988-01-07
Filing date: 1988-01-07
Publication date: 1990-07-10
Also published as: FI880058A0; FI80669B; FI880058A

Description

1 80669 Lämpöä varaava ja tasaava kivi, laatta tai elementti

Esillä oleva keksintö koskee sellaista rakennusmateriaalia, joka muodostuu sideaineesta, runkoaineesta, jonka olennainen osa käsittää magnesiittiainesta ja tätä oleellisesti kovempaa kiviainesta, ja mahdollisesti muista lisäaineista. Keksintö koskee myös lämpöä varaavaa ja tasaavaa, rakentamiseen tarkoitettua kiveä, laattaa tai elementtiä, joka koostuu sideaineesta, runkoaineesta ja mahdollisesti lisäaineista.

Siirryttäessä rakentamisessa yhä enemmän rakenteen pinnan sisäiseen tai takaiseen lämmitykseen, tarvitaan myös uudenlaista rakentamiseen tarkoitettua materiaalia, joka vastaanottaa lämmityslaitteiden luovuttamaa lämpöä ja varastoi tai luovuttaa sitä edelleen toivotulla tavalla. Aiemmissa rakentamiseen tarkoitetuissa kivissä, laatoissa tai elementeissä näitä ongelmia ei ole liioin otettu huomioon, vaan tärkeämpinä ominaisuuksina on pidetty näiden tuotteiden mekaanisia ominaisuuksia, tiiviyttä ja lämmöneristyskykyä.

Tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa lattiat ja jalkakäytävät on tehty tavanomaisista betoni- tai keramiikkakivistä tai -laatoista käyttäen tavanomaisen betonimassan muodostamia tasoitteita. Rakennusten ja rakennelmien kuten uunien seinämät on yleensä tehty betonilaatoieta, keramiikkalaatoista tai tiiliskivistä. Nämä perinteiset rakentamiseen tarkoitetut kivet, laatat tai elementit ovat kuitenkin lämpöteknisiltä ominaisuuksiltaan sellaiset, etteivät ne millään tavoin ole edistäneet rakennelmien lämmönvarausta ja -tasausta. Niinpä lämmöntasauksen kannalta tärkeä lämmönjohtokyky on esim. betonilla vain n. 0,9 W/mK ja muuratulla täystiilellä vain n.

0,6 W/mK, mikä ei riitä em. lämpöteknillisten ominaisuuksien aikaansaamiseksi.

2 80669

Aikaisemmasta FI-patenttihakemuksestamme 874 461 tunnetaan lämpöä varaava tasoite ja siitä tehty lattiarakenne, jonka olennainen osa runkoaineesta muodostuu vuolukivijauheesta. Tällainen tasoite on kuitenkin aivan liian heikko kelvatakseen esim. rakentamiseen tarkoitetun kiven tai muun elementin materiaaliksi .

Nyt on yllättäen keksitty, että talkin valmistuksen yhteydessä syntyvä magnesiitti, jolla on korkea ominaislämpö ja lämmön-johtokyky, soveltuu erinomaisesti rakentamiseen tarkoitetun kiven, laatan tai elementin materiaalin runkoaineeksi yhdessä tavanomaisen kiviaineksen kanssa. Keksinnölle on siten pääasiassa tunnusomaista se, mitä sanotaan patenttivaatimusten 1 ja 9 tunnusosassa. Koska runkoaine muodostaa pääosan ko. materiaalin massasta, siinä oleva magnesiitti parantaa ratkaisevasti rakennuskiven tai -elementin lämpöteknisiä ominaisuuksia samalla kun siinä oleva kovempi kiviaines säilyttää tuotteen mekaaniset ominaisuudet oleellisesti ennallaan.

Keksintö kohdistuu rakentamiseen tarkoitettuun kiveen, laattaan tai elementtiin, joka koostuu sideaineesta, magnesiitti-jauhetta ja sitä kovempaa kiviainesta käsittävästä runkoaineesta, ja mahdollisesti muista lisäaineista. Kiven, laatan tai elementin materiaali voi halutuista ominaisuuksista riippuen sisältää n. 5-50, edullisesti 5-30 paino-X sideainetta, joka on edullisesti sementtiä. Magnesiittimäärä on 10-90, edullisesti 20-70 paino-% koko materiaalimäärästä. Mekaaniset ominaisuudet säilyttävää, magnesiittia kovempaa ja lujempaa kiviainesta on 10-90, edullisesti 30-80 paino-%. Sideaineen ollessa sementti, vettä lisätään n. 2-60, edullisesti 2-40 paino-%.

Sopiva magnesiittilaji on esim. talkin valmistuksen yhteydessä syntyneeseen sivutuotteeseen perustuvat magnesiitti 1 ja magnesiitti 2 (molemmat MgCOg). Magnesiitti saadaan mm. Myllykoski Oy:n <Luikonlahti) talkkituotannon sivutuotteena. Kek-

II

3 80669 einnön kannalta tärkeitä ominaisuuksia ovat magnesiitin tiheys, ominaislämpö ja lämmönjohtokyky.

Esillä olevan keksinnön mukaisen tuotteen ja seoksen toisena kiviaineksena on magnesiittia kovempi ja lujempi kiviaines, joka on mineraa1ikoostumukseltaan, raemuodoltaan ja -kooltaan, tiheydeltään ja puhtaudeltaan sellainen, että se sopii raken-nuskiven, -laatan tai -elementin valmistukseen. Tällaisena kiviaineksena käytetään yleensä vanhoja, erittäin pysyviä mineraaleja ja niistä koostuvia kivilajeja, kuten kvartsia (SiOg), kalimaasälpää (KSigAlOg), plagioklaasia (NaSigAlOg, CaSi2Al2O0>, ja graniittia, joka sisältää kalimaasälpää, pla-gioklaasia, kvartsia ja biotiittia. Tavallisesti luonnon vuo-lukiven seassa on aina jonkin verran kovempaa kiviainesta, joka vuolukiveä työstettäessä sekoittuu syntyvään vuolukivi-jauheeseen. Tällaiseen luonnollisen pehmeän ja kovan kiviaineksen seokseen lisätään tarvittaessa kovaa kiviainesta kunnes tuotteelle ja seokselle saadaan sopivat lämpötekniset ja mekaaniset ominaisuudet.

Keksinnön mukaisessa kivessä, laatassa tai elementissä käytettävä sideaine on mikä tahansa kiviainesta hyvin sitova aine kuten sementti, bitumi, hartsi jne. Tarkoitukseen sopii kuitenkin parhaiten sementti, jolloin kovettamiseen tarvitaan myös puhdasta vettä. Käytettävä sementti on tällöin yleensä tavallista portlandsementtiä, jonka laatu on valittu niin, että se täyttää sille kussakin tapauksessa asetetut vaatimukset .

Keksinnön mukaisen rakennuskiven, -laatan tai -elementin materiaalin mahdollisista lisäaineista mainittakoon notkistimet, sitoutumia- ja kovettumiskiihdyttimet, tiivistysaineet sekä pozzolaanit ja hartsit, joilla pyritään korvaamaan materiaalin varsinaisia aineosia. Tarvittaessa materiaaliin lisätään myös erityyppisiä liimoja sekä sively- ja väriaineita. Lämpökapasiteettia ja lämmönjohtavuutta lisäämään voidaan täyteaineena 4 80669 käyttää aina 50 %:iin asti metallisia työstölaetuja kuten kuparisia sorvi lastuja.

Lämpöä varaavan ja tasaavan, rakentamiseen tarkoitetun kiven, laatan tai elementin ominaisuudet määräytyvät oleellisesti sen pää k omponen 11 i en , magnes i it t i jauheen sekä sitä kovemman ki — viaineskomponentin, mukaan. Siten tuotteella on magnesiitin ansiosta tavallista suurempi tiheys ja ominaislämpö (lämpökapasiteetti) sekä 1ämmönjohtokyky, mutta samalla kovemman kiviaineksen ansiosta tyydyttävä kovuus ja lujuus. Suuren lämmön johtokykynsä ansiosta esillä olevan keksinnön mukainen materiaali lämpiää tasaisesti ja nopeasti eri puolilla sen rakennetta .

Kivi-, laatta- tai elementtimateriaaliin lisättävä tai siinä alunperin oleva magnesiittia kovempi kiviaines on omiaan parantamaan materiaalin valuominaisuuksia ja valmiin tuotteen mekaanisia ominaisuuksia. Magnesiittijauheen hienojakoisuus ja hygroskooppisuus aiheuttaa sen, että valumassa pyrkii paak-kuuntumaan eikä tule homogeeniseksi. Karkeamman, vähemmän hydrofiilisen ja kovemman kiviaineksen, esim. hiekan, lisääminen massan joukkoon parantaa runkoaineen sekoittumista sideaineeseen ja siihen mahdollisesti kuuluvaan nesteeseen.

Valmis rakentamiseen tarkoitettu kivi, laatta tai elementti joutuu käytössä erilaisten mekaanisten rasitusten kohteeksi. Lattiarakenteen osana se joutuu etupäässä kulutuksen, mutta myös epäjatkuvan taivutus- ja puristusrasituksen kohteeksi. Seinärakenteen osana siihen kohdistuu jatkuvia jännitysvoimia. Lämmitysrakenteiden osana siihen ei kohdistu suurempia mekaanisia rasituksia ja silloin magnesiitin osuus voi olla niin suuri kuin valutekniikka vain sallii. Keksinnön mukaisen kiven, laatan tai elementin materiaalikoostumus voi siten vaihdella suuresti riippuen siitä, mihin tarkoitukseen tuotetta käytetään.

Il 5 80669

Keksinnön kohteena olevalla rakenteella ja rakennusmateriaalilla on sitä paremmat lämpötekniset ominaisuudet ja sitä heikommat mekaaniset ominaisuudet, etenkin puristuslujuus ja kovuus, mitä suurempi on niiden magnesiittiosuus.

Keksinnön mukaisen kivi-, laatta- tai elementtimateriaalin lämmönjohtokyky voi vaihdella välillä 1-5 W/mK, edullisesti välillä 2-4 W/mK, jolloin ylemmät raja-arvot edustavat magne-siittirikkaita materiaaleja. Sementin toimiessa sideaineena syntyy lisäksi huokoinen rakenne, joka eristää lämpöä.

Tuote on siten sellainen, että sen pintalämpötila on suhteellisen korkea, mutta lämpöhäviöt ovat suhteellisen alhaiset. Tästä syystä keksinnön mukainen betonikivimateriaali tms. sopii erinomaisesti esim. lämmitettäviin, itsesulaviin jalkakäytäviin ja lämmitettyihin kivilattioihin. Runsaasti magne-siittia sisältävä kivi tai elementti sopii parhaiten lammi-tyspintoihin, joihin ei kohdistu mekaanista rasitusta, kuten lämmitysuunien vuoraukseen. Mikäli materiaaliin kohdistuu vain kulutusrasitusta, se voidaan tehdä epähomogeeniseksi siten, että pinnalla on enemmän kovaa ja lujaa kiviainesta ja kiven tai elementin sisällä on enemmän lämpöä varaavaa ja tasaavaa magnesiittiainesta. Magnesiitti on sen verran haurasta, ettei se mielellään sovi kuormitettuihin, esim. raskaan liikenteen alustana käytettäviin kiviin tai elementteihin.

Keksinnön sen suoritusmuodon mukainen materiaali, jossa sementti on sideaineena, kovettuu suhteellisen hitaasti. Kerroksen tasapainokorkeus saavutetaan vasta 1-2 viikon jälkeen. Siksi materiaali sopii sellaisenaan etupäässä valmiiden kivien ja elementtien valmistukseen, jolloin muottiin valettu tuote saa kovettua varastossa ennen myyntiä ja käyttöä. Betonointiin materiaali sopii vain, jos massa saa kovettua tarpeeksi kauan ilman mekaanista rasitusta, tai jos siihen lisätään sen kovetusta nopeuttavia, mutta sen hintaa nostavia kiihdyttimiä.

6 80669

Esimerkki 1

Valmistettiin keksinnön erään suoritusmuodon mukaiset betoni- 3 massa ja kivet. Betonimyllyyn lisättiin sekoittaen 1 m valmista tuotetta kohti: 1050 kg hiekkaa 290 kg vuolukivi jauhetta, kosteus 18-23 paino-* 420 kg magneeiittia 360 kg port landsementtiä 65 kg suolatonta vettä

Sekoituksen jälkeen massa kaadettiin 100 elementtikappaleen muottiin, jossa se sai kovettua siten, että se oli 1-3 vuorokauden jälkeen kova. Kappaleiden tasapainokorkeus saavutettiin 1,5-2 viikon jälkeen.

Esimerkki 2

Valmistettiin massakivet kuten esimerkissä 1, mutta käytettiin 715 kg magneeiittia. Kappaleiden ominaisuudet olivat oleellisesti samat kuin esimerkissä 1.

II

Claims

1. Sellaisen rakennusmateriaalin, joka muodostuu sideaineesta, runkoaineesta, jonka olennainen osa käsittää magneaiit-tiainesta ja tätä oleellisesti kovempaa kiviainesta, ja mahdollisesti muista lisäaineista, käyttö lämpöä varaavana ja tasaavana kivenä, laattana tai elementtinä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen kiven, laatan tai elementin käyttö lämmitettyjen, sulana pysyvien jalkakäytävien tai lämmitettyjen kivilattioiden valmistukseen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että magnesiittiaineksen ja niitä oleellisesti kovemman kiviaineksen suhde on sellainen, että lämmönjohtokyky on välillä 1-5 W/mK, edullisesti välillä 2-4 W/mK.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että magnesiittiainesta on 10-90, edullisesti 20-70 paino-*, ja magnesiittia oleellisesti kovempaa kiviainesta on 10-90, edullisesti 30-80 paino-% kiven tai elementin koko painosta.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että magnesiittia oleellisesti kovempi kiviaines on hiekkaa, esim. puhdasta tai maasälpäpitoista kvartsihiek-kaa .

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen käyttö, tunnettu siitä, että sideaineena on sementti, jota on läsnä n. 5-50, edullisesti 5-30 paino-X kiven tai elementin koko painosta.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että magnesiitti on talkin valmistuksesta saatua magnesiittia 1 tai magnesiittia 2. β 80669

7 80669

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen käyttö, tunnettu siitä, että se lisäaineena on aina 50 paino-X:iin asti metallin työstölastuja.

9. Lämpöä varaava ja tasaava, rakentamiseen tarkoitetu kivi, laatta tai elementti, joka koostuu sideaineesta, runkoaineesta ja mahdollisesti lisäaineista, tunnettu siitä, että olennainen osa kiven, laatan tai elementin runkoaineesta muodostuu magnesiittiaineksesta ja tätä kiveä oleellisesti kovemmasta kiviaineksesta.