HUT59892A

HUT59892A - Acid proof concrete shapes, especially sulfur-concrete pipes

Info

Publication number: HUT59892A
Application number: HU902775A
Authority: HU
Inventors: Leif Holbaum Aarsleff Larsen
Original assignee: Kkkk As
Priority date: 1989-03-10
Filing date: 1990-02-22
Publication date: 1992-07-28
Also published as: FI914144A0; CN1046306A; HU902775D0; WO1990010606A1; DK117589A; MY105261A; AU5282290A; BR9007208A; DK117589D0; NO913538L; JPH04504101A; YU42890A; US4981740A; NO913538D0; DD298771A5; TNSN90029A1; DK160709C; GR900100158A; DK160709B; MA21766A1

Description

A találmány tárgyát saválló betontárgyak, különösen kénbeton csövek képezik, valamint eljárás ezek gyártására.

A 4 311 826, a 4 348 313 és a 4 391 969 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások elemi kenet és egy lágyitószert tartalmazó kéncement-kompoziciókat írnak le. Ezekben a lágyitószer kb. 5 $-nyi mennyiségben van jelen, és ez a lágyitószer diciklopentadién és ciklopentadién oligomerek 1:1 arányú keveréke.

A 4 293 463 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás olyan kéncement-kompoziciót ir le, amely egy viszkozitásnövelő, felületaktív, finom eloszlású, speciális stabilizátort, mint pernyét és egy kőolajból származó 50 tömeg^-nál nagyobb mennyiségű, nem illó, és kb.

100 cg/g Wijs-féle jódszámu, olyan olefines szénhidrogén polimert tartalmaz, amely kénnel kéntartalmú polimert tud képezni (lásd a leírás 2. oszlopának 29-37. sorai). Ennek megfelelő kéncement-kompoziciókat ir le a 4 058 500 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás.

A kéncementet a beton előállítására használt konvencionális cement helyettesítésére használják. A szokásos portland cement-betonnal szemben a nyert kénbetont az különbözteti meg, hogy sónak és savnak ellenáll. A kénbeton előállításánál használt egyetlen kötőanyag a kéncement. A kéncement kb. 135°C-ra melegítve folyékonnyá válik és így a kénbetont a konvencionális betonhoz hasonlóan feldolgoz- 3 hatóvá teszi. A hülési folyamat alatt, amely általában csak néhány óráig tart, a kénbetonban egyedülálló tulajdonságok fejlődnek ki. így nyomószilárdsága kb. 40-60 MPa, hajlitószilárdápga kb. 8-12 MPa, ütőhajlitó- és kopási szilárdsága nagy, tökéletesen viz át nem eresztő, nagy az ellenállása só- és savhatással, valamint fagyas-olvadássál szemben. Kénbetonokra és előállításukra vonatkozó példákat a 4 025 352, a 4 496 659, a 4 332 911, valamint a 4 332 912 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások írnak le.

E kitűnő tulajdonságok miatt a kénbetont sok olyan ipari területen alkalmazzák, ahol agresszív a közeg, és ahol a konvencionális portland cement tönkremegy. Tipikus alkalmazási területek, ahol a kénbeton különleges tulajdonságainak speciális jelentősége van, a padlók, bevonatok, alapozások, falak, savtárolók, tartályok, szennyvízrendszerek és hasonlók.

Noha a kénbeton használata mellett sok nyomós érv szól, ezidáig nem találtak elfogadható módszert kénbeton csövek kénbetonból történő gyártására. Különféle módszereket javasoltak ugyan ilyen csövek előállítására, de ezek közül egyiket sem tartják műszaki és gazdasági szempontból megfelelőnek. Kénbeton tárgyak gyártására vonatkozó ismert módszereket például a következő szabadalmi leírások említenek.

A 3 954 480 számú, amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás olyan beton-kompoziciókat, betontárgyakat és e tárgyak gyártására szolgáló módszereket ir le, ahol a cement egy része kénnel, előnyösen lágyított kénnel van helyettesítve. A szabadalmi leirás így leír egy kénbeton-konvencionális beton-kompoziciót. A betontárgyak gyártásánál az anyagot a kívánt alakra formázzák, zömitik, majd a terméket a benne lévő cement részleges vagy teljes hidratálódása végett állni hagyják. A hidratizált terméket ezután a kén plasztifikálása érdekében a kén olvadáspontja feletti hőfokra melegítik. Ezután a tárgyat lehűtik, és az használatra kész. Ez a módszer igen időigényes, mert a cement hidratálódásához hosszú idő szükséges, és a hőkezelést 121°C és 177°C közötti hőmérsékleten 1-5 órán át végzik. Ezen túlmenően, a konvencionális cement-tartalom miatt a kéncement minden fentemlitett előnye nem érhető el.

A 4 134 775 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leirás olyan szerkezeti elemekként» mint téglaként, építőelemként, öntvényként, koszorúként vagy hasonlókként^~ amelyek lényegében 3-dimenziós, megdermedt elemi ken mátrixot, és ebben egyenletesen eloszlott szilárd, szemcsés szervetlen anyagot tartalmaznak, és amelyekben a szemcsés_f'«szervetlen anyag a tárgy tömegének 20-80 tömeg^-át teszi ki. A szemcsés, szervetlen anyagnak legalább egy része - 20-60 tömeg$-a - nem aprított pernye. A szöcsés, szervetlen anyag • ··*«· · · ··«· « ·· ··· szemcsemérete 0,0005-10,0 mm, és a legnagyobb méretű szemcse is kicsiny a késztermék legkisebb méretéhez képest. A terméket úgy készítik, hogy a kénbetont szobahőmérsékleten Összekeverik és a keveréket formába öntik. A keveréket ezután addig melegítik, mig a kén megolvad. A tárgy szükséges szilárdságát, az ezt követő hűtés folyamán éri el. Az ilyen tárgynak jóval nagyobb a keménysége, mint a megszilárdult ként tartalmazónak és nyomószilárdásga nagyobb, mint az érlelt, öntött betonból készült tárgyé. Az előállított termék granulátummá is extrudáIható, amelyet in situ használatra újra megolvasztanak. A 4 134 775 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban leirt módszer időigényes és csak kis méretű tárgyak esetében használható, nem alkalmazható csövek ipari léptékű gyártására.

A 4 256 499 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ásványi aggregátumból, ásványi kötőanyagból, kéntartalmú komponensből, mint elemi kénből és egy folyadék hordozóból, mint vízből álló formázható kompozícióból kialakított kénbeton tárgyakat és ezek gyártását Írja le. A keveréket zömitik,megemelt tömörítő nyomáson alakos testté formázzák, a folyékony hordozóanyag elpárologtatósa céljából szárítják,és a kén megolvasztása céljából hevítik. A tárgyat azután a kén megdermesztése végett hütik, amikoris az ásványi anyagokat a kén egy mátrixszá köti meg. A folyékony hordozóanyag használata a módszert alkalmatlanná és időigé nyessé teszi, mert a tömörítés és öntés után az anyagot addig kell szárítani, amíg lényegében a folyékony hordozó teljes mennyisége elpárolog.

A 4 426 458 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szálerősítésű beton-kompozíciókat ir le, melyeket a leírás betontárgyak, mint burkoló lapok, szerkezeti elemek, szegélyelemek, csurgók és csövek előállítására javasol. Ezek a kénbeton-kompoziciók kéncementet, aggregátumot és szálköteg alakú, legalább 3 cm hosszú, rostelemeket tartalmaznak.Az aggregátum szemcseméret-eloszlása a következő leheti

15-80 tömegé 4,75 mm-nél nagyobb, előnyösen 1,5-4 cm átmérőjű szemcse,

A találmány szerinti kénbeton tárgyak előállítása úgy végezhető, hogy az előmelegített aggregátumot összekeverik a megolvasztott kénnel és rostanyaggal egy keverőgépben kb. 120-140°C-on. Ezután a forró keveréket a szerszámba öntik. A szabadalmi leírás kizárólag a szálerősitéssel kapcsolatos problémákkal foglalkozik. A leírás nem tartalmaz semmi olyan kitanitást, melynek alapján szakember csövek ipari méretű gyártását tudná megvalósítani.

A 0 048 106 A1 európai szabadalmi leírás olyan kén-kompoziciókat ir le, amelyek sok apró sejtet tartalmazó kén-komponens mátrixába kötött szemcsés, szervetlen aggre• · · «·*·· · • a·*·· · · · ···« · »· ··* ·** gátumot tartalmaznak. A leírás javasolja különféle tárgyak, mint burkolólapok, szerkezeti elemek, szegélyelemek, csurgók, csövek és hasonlók gyártását ilyen kénketonok Öntése utján. Nincs leírva azonban, hogy hogyan gyárthatók csövek ezzel az eljárással. Az anyagban lévő gázt, mint levegőt, oxigént, nitrogént, szén-dioxidot vagy halogénezett szénhidrogént vagy finomeloszlásu, porózus szemcsés anyagot tartalmazó pórusok különféle módokon keverhetők a kén-komponensbe az előállítás során. A kénbeton előállítás egy előnyös foganatositási módjánál először a szervetlen aggregátumot kb. 115-16o°C-ra melegítik elő, ezután egy alkalmas keverőberendezésben a folyékony kéncementtel összekeverik, amíg egy lényegében homogén keveréket kapnak, miközben a keverés időtartama alatt a hőmérsékletet a fenti értéken tartják. A forró keveréket ezután konvencionális szerszámba öntik. A beágyazott apró pórusok bevitele az alkalmazott módszertől függ. Ez a szabadalmi leírás levegőzárványok (pórusok) bekeverési módszereit írja le, de nem ad kitanitást arra vonatkozóan, hogyan lehet iparilag kénbeton csöveket gyártani.

A fenti, és egyéb kénbeton tárgyak előállítása fentemlitett módszereinek általában az a hátránya, hogy a megolvadt kénbetonnak kicsi a viszkozitása. Ez például olyan problémákat okozhat, hogy nagy számú szerszámra van szükség, vagy a szerszámokat két öntés között ki kell tisztítani, • 4 · · « · • » · *·* ·· • ·· ·· · · · · • «···· · ·. · ···· · ·· ··♦ ·♦· mert az anyag a szerszámfalra tapad, vagy zsugorodás következik be,aminek következtében a termék végsó'méretei nem megfelelőek vagy a hűtési időtartam alatt az aggregátum kiülepszik vagy az aggregátum és a megolvadt ként szétválik. Ezért a szakemberek körében az az általános vélemény alakult ki, hogy a kénbeton csövek gyártása speciális üzemet és kezelési módszert igényel.

A szakemberek azon fenti véleményét, miszerint a kénbeton csövek gyártása igen nehéz kérdés, alátámasztotta továbbá a szakemberek azon, általános ismerete, hogy 10 évvel ezelőtt egy kanadai gyártó, aki kénbeton csövek gyártásával próbálkozott, csődbement. Egy egyesült államokbeli gyártó 1 millió dolláros beruházást követően szintén kénytelen volt abbahagyni a kénbeton csövek gyártását.

Ezen túlmenően, a Sulphur Institute által a Washingtonban, 1986. október 14-15-én rendezett Nemzetközi Kénbeton Sympoziumon Alfréd Ecker (az ÖMV AG., Ausztria képviselője) közölte, hogy ”az aggregátum minősítés portland cement specifikációk szerinti módja nem megfelelő a kénbeton esetében”. Kénbeton csövek gyártási lehetőségével kapcsolatosan közölte, hogy a centrifugális módszer szegregálódási és belső feszütlségi problémákat vet fel. A.Ecker közölte továbbá, hogy a kénbeton tárgyak előgyártása igen könnyűnek tűnik, de az öntés, vibráltatás és a szerszámkonstrukció nagy gyakorlatot igényel,mert a kénbeton egy hőrelágyuló mű•V »· ··· · ····· · · · « · · ··· «·· _ 9 anyag, melynek speciális kezelésre van szüksége. ”A kénbeton technológia laboratóriumi léptékről ipari termelésre történő átvitele nehéz és költséges”. Ezen a szimpóziumon. Thomas A. Sullivan (szakértő) és William C.Bee (U.S. Bureau of Mines) előadók is ennek megfelelő véleményt nyilvánítottak.

Portland cementből készülő betoncsövek gyártására számos gyártási módszer ismeretes, igy például a centrifugális módszer, amely bonyolult berendezést igényel, az úgynevezett ”nedves módszer, amelynél a szerszámból történő kivétel előtt hosszú állásidőre van szükség, valamint a száraz öntési módszer. A száraz öntési módszer erőteljes vibráltatást igényel ahhoz, hogy a szilárd szemcsék szorosan tömörüljenek és igy a portland cementbeton csövek öntés után azonnal kivehetők legyenek a szerszámból.

A portland cementbeton csövek megkeményedése egy, a portland cement és a viz, valamint a mindenkori adalékanyagok közötti kémiai reakción alapszik. Általában 28 napra van szükség a teljes megkeményedéshez. így a portland cementbeton csövek szilárdsága az öntést követő néhány napon kicsiny.

A portland cementbeton csövek igen érzékenyek a kiszáradásra, különösen az öntést követő első napok alatt, minthogy' a kémiai reakcióhoz vízre van szükség. Következésképpen az elkészült portland cementbeton csövek minősége nagymértékben változik a keményités körülményei szerint.

• · 4 V V • · «t 4 4 4 ••II · 4

A portland cementbeton csövek nem 100 $-osan víz át nem eresztők, mert a portland cementbetonnak mindig van egy többé-kevésbé zárt pórusrendszere. Agresszív anyagok, mint a sók és savak könnyen áthatolnak a betonon és tönkreteszik azt.

A portland cementbeton csövek így nem állnak ellen savas, például kénsav-hatásnak. A különféle baktériumok következtében a nagy szennyvíz-rendszerekben gyakran képződik hidrogénszulfid. A szennyvizszállitó cső felső részén a hidrogénszulfid kénsavvá oxidálódik, ez a sav gyorsan korrodeálja és tönkreteszi a portland cementbeton csöveket. Ez a probléma különösen meleg klimáju helyeken lép fel. Ezért például Los Angeles teljes szennyvízvezeték hálózatát ki kell cserélni.

Csőgyártás céljára a portland cementbeton finomszemcsés aggregátumból (4 mm-nál kisebb aggregátum szemcsék) és cementből vagy finom és durvaszemcsés (4 mm-nél nagyobb aggregátum csemcsék) aggregátum keverékéből és cementből állítható elő. Tipikus az alábbi összetétel:

portland cement

pernye finom aggregátum durva aggregátum

800-1800

0-1000 víz

120-140 kg/m ,

Különböző kémiai és ásványi adalékanyagok is alkalmazhatók

- 11 A kénbetonnái ellentétben a portland cementbeton 0°C alatti hőmérsékleten, a viz jelenléte miatt nem önthető.

Ma ismeretesek eljárások portland cementbeton csövek, például epoxigyantával történő bevonására. Ezek a módszerek azonban költségesek és különböző hátrányaik vannak. Az epoxigyanták kezelésével kapcsolatos egészségügyi veszélyek.- mint rákkeltő hatás - miatt, sok munkavédelmi intézkedésre van szükség. Ezen túlmenően, nem könnyű biztosítani a bevonat elegendő impermeabilitását sem. Ez egy másik bevonatolási formára is érvényes, ahol a betoncsövet műanyaggal bélelik ki.Ebben az esetben különösen a csőkötésnél merülnek fel nagy impermeabilitási problémák.

Úgy Dániában, mint minden más iparilag fejlett országban, egyre növekvő az igény korróziónak ellenálló csövek iránt, mind a meglévő csőrendszerek cseréje, mind uj rendszerek fektetése tekintetében.

Mint a fentiekben említettük, eddig még nem volt lehetőség kénbeton, csövek megfelelő gyártására, ami lehetővé tenné ilyen csövek olyan területeken történő felhasználását, ahol a konvencionális portland cementbeton csövek nem eléggé ellenállóak. Ily módon nagy igény van olyan kénbeton csövekre, amelyek gazdaságosan és hatékonyan, a portland. cementbeton csövek gyártására szolgáló, létező, szokásos üzemekben gyárthatók.

Meglepetésszerűen azt találtuk, hogy ilyen kén beton csövek a szárazöntési módszerrel készülő csövek gyártására alkalmas portland cementbeton-kompoziciók analógiájára receptúráit anyagból gyárthatók. Az analógia olyan elven alapszik, melyet részletesebben az alábbiakban Írunk le.

Eszerint az elv szerint, a portland cementpép komponenseit, vagyis cementet, töltőanyagot és vizet lényegében ekvivalens térfogatmennyiségü kénpasztával, vagyis kéncementtel és töltőanyaggal helyettesítjük. A többi komponens, vagyis különösen az aggregátum és a levegő,változatlanul ugyanolyan térfogatmennyiségü, és azjaggregátum szemcséinek méreteloszlása is változatlan. A keverést és öntést olyan hőmérsékleten végezzük, melyen a kénpasztának ugyanolyanok a reológiai tulajdonságai, mint a portland cementpéppé normál öntési hőmérsékleten.

A kénpaszta esetében ez a hőmérséklet 12O-15O°C, különösen 130-140°C.

A fenti analógiát alkalmazva olyan anyagösszetételt kapunk, amely erőteljes vibráltatás közben önthető. Ez biztosítja a szerszám teljes kitöltését és azt, hogy a cső nem esik Össze közvetlenül az öntést követően, vagyis ezután a cső a szerszámból kivehető. Az ilyen anyagösszetétel és az ilyen körülmények biztosítják a szemcsés anyag szoros tömörödését. Az egyedi szemcsék lényegében érintkeznek egymással, minthogy azokat csak egy vékony kéncement-réteg veszi körül,

A jelen találmány tárgya olyan kénbeton-kompozició szolgáltatása, amely nevezett betont alkalmassá teszi csövek gyártására a portland cementbeton csövek gyártására használt módszer szerint, valamint olyan száraz Öntési módszerrel működő eljárás szolgáltatása kénbeton csövek gyártására, amely például portland cementbeton csövek gyártására szolgáló, meglévő konvencionális üzemekben is kivitelezhető.

A találmány tárgyát kénbeton csövek képezik, melyeket száraz öntési módszerrel, előmelegített szerszámban, erőteljes vibráltatás mellett, a száraz öntési módszerrel csőgyártásra alkalmas portland cementbeton-kompozició bázison recepturált anyagbólolyan hőmérsékleten r gyártunk melyen a kéncement folyékony halmazállapotu/hogy a portland cement, a töltőanyag, valamint a viz térfogat szerinti menynyiségét kéncement és töltőanyag lényegében ekvivalens térfogat szerinti mennyiségével helyettesítjük.

A találmány szerinti kénbeton csövek olyan kénbeton tárgyakat foglalnak magukban, amelyeket erőteljes vibráltatás alatt öntünk, majd azonnal kivészünk a szerszámból, és amelyek minden támasztás nélkül öntartóak. Ezek a tárgyak lehetnek például szennyvíz-rendszerek szennyvíz csövei. Természetesen egyéb, nem könnyen önthető, bonyolult alakú és/vagy olyan méretű tárgyak is lehetnek, amelyek egyszerű öntéssel nehezen gyárthatók. Nem feltétlenül fontos, hogy e tárgyaknak cső alakja legyen.

A találmány szerinti kénbeton csövekhez használt kéncement bármilyen tipusu lehet. A kéncement lényegében elemi ként tartalmaz, amely lehet nem módosított vagy különféle utón módosított kén . Kern korlátozó jelleggel ilyen kéncementek közé tartoznak a fentemlitett, 4 311 826, a 4 348 313» a 4 391 969, a 4 293 463 és 4 058 500 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban leírt példák. A kéncementet általában 5-30 térfogati, előnyösen 7-14 térfogati mennyiségben használjuk.

A kéncementen kívül a kénpaszta 0,25 mm-ig terjedő szemcseméretü töltőanyagot is tartalmaz. Ez lényegében a konvencionális portland cement szemcseméret-határainak felel meg. Az átlagos szemcseméret általában 0,016 mm, ami a portland cement és a pernye átlagos szemcseméretének felel meg. A betonkeverék aggregátum típusától függően a töltőanyag mérete és mennyisége változó lehet, és adott esetben két vagy több, különböző tipusu anyag is lehet. A szilárd szemcsék tömör illeszkedésének biztosítása céljából arra van szükség, hogy a kéncement mennyiségtől függő mennyiségű töltőanyagot használjunk. A szoros tömörítés eredményeként a kénbeton csövek a szerszámból közvetlenül az öntés után kivehetők anélkül, hogy alakjukat elveszítenék, úgyhogy a csövek nem esnek össze. A töltőanyag biztosítja továbbá, hogy megfelelő kéncement és töltőanyag pasztát kapunk, úgyhogy a kéncement nem válik ki a kénbeton-keverékből. A töltőanyag azt is biztosítja, hogy a gyártott kénbeton csövek megfelelően tömitettek. Alkalmas töltőanyagok a pernye, a pozzoianai vulkáni hamu, az ásványi töltőanyagok, mint a kvarchomok vagy kőliszt vagy ezek keverékei. Minden, a fenti követelményeket kielégítő töltőanyag alkalmas, feltéve, hogy a gyártott kénbeton csövek a megkívánt minőségűek savakkal, például kénsavval szembeni ellenállóképesség szempontjából. A töltőanyag általában a kénbeton mennyiségére számított 3-40 térfogati, előnyösen 10-20 térfogat# mennyiségben van jelen.

Használható aggregátumok közé tartoznak a szokásos aggregátumok. A 4 mm-nél kisebb szemcseméretü aggregátumokat finom” aggregátumnak, míg a 4 mm-nél nagyobb szemcseméretü aggregátumokat ”durva” aggregátumnak nevezzük. Az aggregátum szemcseméret-eloszlása lényeges mind az öntés, mind a késztermék tulajdonságai szempontjából. A jelen találmány szerinti aggregátum szemcseméretei pontosan ugyanolyanok lehetnek, mint a megfelelő csőgyártásra alkalmas portland cement-beton aggregátum szemcséinek mérete. Ha ekvivalens aggregátum szemcsemért-eloszlást használunk, akkor az öntés alatt megfelelő tulajdonságokat kapunk. Az aggregátum szemcseméret-eloszlása a tárgy vastagságától függően változtatható. Nagy vastagságnál előnyösen nagyméretű szemcséket használunk. A tipikus kénbeton keverék 0,70 térfogat#, előnyösen 30-45 térfogat# mennyiségű durva aggregátumot és

10-80 térfogat#, előnyösen 28-40 térfogat# mennyiségű finom aggregátumot tartalmaz.

A kész kénbeton csövek általában 1-10 térfogat#, előnyösen 2-6 térfogat#, előnyösebben 3-5 térfogat#, legelőnyösebben kb. 4 térfogat# levegőt tartalmaznak. A levegő a kénbeton keverése közben bekevert légbuborékok alakjában van jelen. A fenti, 2-6 térfogat#-on felüli mennyiségű levegőtartalomnak nincs negatív hatása a beton minőségére, például impermeabilitására, mert a légbuborékok kicsik és ezen túlmenően egymással nem csatlakoznak. Éppen ellenkezőleg, a fenti tartományban lévő levegőtartalomnak pozitív hatása van a kész csövekre, mert csökkenti a beton belső feszültségeit a hűtés okozta zsugorodás alatt.

Végül, kívánt esetben a kénbeton csövek adalékokat és/vagy segédanyagokat tartalmazhatnak. Ilyen segédanyagok közé tartoznak például az olyan anyagok, amelyek 4-8 # levegőt tartalmazó mikropórusos szerkezet kialakítását célozzák. Az adalék-és/vagy segédanyagok mennyisége nem haladja meg a 10‘ térfogat#-ot, így például a kénbeton térfogatára számított 5, 3 vagy 1 térfogat#-ot.

A kénbeton csövek szilárdáságát javítani lehet például úgy, hogy 0-5 térfogat# erősítő anyagot, mint szálas anyagot vagy rostelemeket adunk a keverékhez.. Az ilyen szálas anyagok vagy rostelemek jelentősen javítják mind a nyomó-, mind a hajlitószilárdságot. A találmány szerinti • «

- 17 bán kénbeton/használt szálas anyagok közé tartoznak a miiszálak, üvegszálak és acélszálak.

A csövek gyártására szolgáló kénbeton összetétele, mint ezt említettük, megfelel a csövek gyártására használt portland cementbeton összetételének a fenti analógia biztosítása mellett. Az analógiát követve, lényegében ugyanolyan térfogatú finom aggregátumot, durva aggregátumot, levegőt és adalék- és/vagy segédanyagot, valamint lényegében ekvivalens térfogatú pép-komponenst használunk. A portland cementbeton pép-komponensei a portland cement, a töltőanyag és a víz, míg a kénbeton pép-komponensei a kéncement és a töltőanyag. Az analógia biztosítására a kénbetont előnyösen úgy recepturáljuk, hogy a kéncement térfogata lényegében ekvivalens legyen, a portland cement-betonban lévő viz térfogatával, míg a töltőanyag térfogata lényegében ekvivalens legyen a portland cementbetónban lévő portland cement és töltőanyag mennyiségével.

A találmány szerinti kénbeton csövek gyártására alkalmas anyag összetétele térfogati-bán például a következő:

5-30 i kéncement, 0-70 Í durva, 4 mm-nél nagyobb szemcseméretü aggregátum, 10-80 % finom, 4 mm-nél kisebb szemcseméretü aggregátum, 30-40 i töltőanyag, l-l-O i levegő, 0-5 Í erősitő szál, 0-10 Í adalék- és/vagy segédanyag.

«· · · ··· · ····· · · · • »· ··· ···

- 18 Egy előnyösebb összetételű, anyag tartalmaz térfogat^-ban:

7-14 $ kéncementet,

30-45 % durva aggregátumot,

28-40 % finom aggregátumot,

10-20 % töltőanyagot,

2-6 % levegőt,

0-3 $ erősítő szálat,

0-10 % adalék- és/vagy segédanyagot.

A találmány szerinti eljárás kénbeton csövek elő állítására abban áll, hogy

a) az anyag komponenseit összekeverjük és a nyert keveréket olyan hőmérsékletre hevítjük, melyen a kéncement folyékony halmazállapotú,

b) a keveréket ezen a hőmérsékleten erőteljes vibráltatás mellett 16o°C-ig terjedő hőmérsékleten, előnyösen 120 és 140°G közötti hőmérsékletre, előmelegített szerszámba öntjük,

c) az öntött csövet a szerszámból kivesszük.

A találmány szerinti eljárás lényegében a következő módon hajtható végre:

A fő komponenseket, mint a finom aggregátumot, durva aggregátumot és kéncementet 130°C és 160°G közötti hőfokra melegítjük elő. Ez az előmelegítés lényegesen csők• * V · » · · • fc♦ · ♦ · ·*· ·· • · · · ·· kenti azt az időtartamot, ami a keverék hőmérsékletének öntés előtti beállításához szükséges. A gyakorlatban úgy a finom aggregátumot, mint a durga aggregátumot egy napi kénbeton termeléshez szükséges mennyiségben a silójába töltjük. Az aggregátumot a silóban például elektromosan vagy forró levegővel előmelegítjük. A gyártás a komponenseknek egy keverőberendezésben, mint pozitív keverőben, például dobkeverőben vagy karos keverőben történő összkeverésével, és hőfokának olyan értékre, például 135°C-ra, történő beállításával kezdődik, amelyben a kéncement folyékony hallmazállapotu. Ezen a hőfokon öntjük a kénbetont portland cementbeton csövek gyártására szolgáló, száraz módszerrel működő üzemben. A találmány szerinti eljárás kivitelezésére alkalmas csőgyártó üzem lehet például belső vibrátor maggal működő berendezés, például a Pedershaab Maskinfabrik, Bronderslev, Dánia által gyártott berendezés, lehet vibrátor asztalokkal működő berendezés, mint a Betodan cég,Vejle,Dánia gyártmánya. A használt berendezés tartalmazhat például egy rögzített mag©s vibrátor asztalt, egy külső, levehető szerszámot, és egy levehető alsó gyűrűt. A gyártás előtt az öntőszerszámot 160°C-ra, előnyösen 12O°C és 140°C közötti hőmérsékletre melegítjük elő elektromosan vagy forró levegővel. A fűtőberendezésnek termosztáttal szabályozottnak kell lennie. Az Öntőszerszámot elő kell melegíteni, hogy elkerüljük a kénbeton-keverék ményezi, hogy a kéncement iül gyors lehűlését, ami azt ered megszilárdul és hozzáragad a szer20 számhoz. A folyamatos, 8-10 db cső/óra sebességű gyártás /

folyamán a hőátadásnak elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy az öntőszerszámot megfelelő hőfokon tartsuk. így az is lehetséges, hogy hőt csak a folyamat indításánál kell közölni. Az öntőszerszám, ha ez praktikus, hőszigetelt lehet.

A kénbeton-keveréket erőteljes vibráltatás mellett kb. 4 percig öntjük. A vibráció az aggregátum részecskék szoros tömörülését idézi elő, úgy, hogy ezek a. töltőanyag szemcsékkel együtt csaknem egymással érintkeznek és minden szemcsét csak egy vékony kéncement réteg von be. A találmány szerinti eljáráshoz bármilyen ismert vibrátor berendezés felhasználható, ilyenek közé tartoznak a vibrátor asztalok vagy vibrátor magok.

Az öntést követően a külső szerszámot és a kénbeton csövet a fenékgyürüt megfogó daruval felhúzzuk a belső szerszámmmagról. A csövet ezután a fenékgyürüre helyezzük úgy, hogy a külső szerszám levehető legyen. A cső nem esik össze a szerszámból történt kivétel után.

Szükség esetén formaelválasztó olaj használható a kénbeton szerszámhoz ragadásának elkerülésére. Ez a probléma tapadásgátló bevonat, például poli-tetrafluor-etilén bevonat segítségével is megoldható. A fenékgyürüt továbbá 145°C és 160°C hőfokra kell előmelegíteni, hogy biztosítsuk a fenékgyürü hődilatációját a kénbeton cső megszilárdulását megelőzően. Ha ezt nem biztosítjuk, akkor a cső rászo•« ···· ♦ · * « ♦ * 4 • ··«·<* · · · ···» · · · · · · · · ·

- 21 rul a fenékgyürüre a hülés alatt. Ez a rászorulás megakadályozhatja a cső levételét a fenékgyürüről, és a cső megrepedhet. E problémák megoldása érdekében a fenékgyürü nagyobb hőkiterjedési együtthatóval rendelkező anyagból készíthető. A cső levételét a fenékgyürüről úgy is megkönnyithetjük, hogy a gyűrűt például 10°C-ra hütjük le, amint a cső például az 50°G hőmérsékletet elérte. A kénbeton cső szilárdsága ezen a hőmérsékleten lehetővé teszi az ilyen levételt.

A szerszám levétele után a kénbeton tárgy 2-4 óra múlva elegendő szilárdsággal rendelkezik ahhoz, hogy mozgatható legyen, ez azonban a kérdéses tárgy vastagságától függ. A tárgyak gyártásuk másnapján épületbe vagy az építési területre szállíthatók. A konvencionális portland cementbeton tárgyaknak ezzel szemben kb. 28 napig kell keményedniük szállítás előtt. A konvencionális portland cementbeton gyártással szemben a kénbeton tárgyak napi 24 órán át gyárthatók. Ennek jelentősége lehet, mert a nagy, fejlett csőüzemek működési költségei nagyok. A kénbeton csövek tárolásához szükséges terület minimális, és a rövid gyártási idő lehetővé teszi a termelés hozzáigazítását a mindenkori kereslethez és azt is, hogy a vevők azonnali igényeit kielégítsük.

A kénbeton csövek hűtés következtében szilárdulnak meg. Nem deformálódnak kiszáradás következtében, mint a portland cementbeton csövek. Ennek következtében a kénbeton tárgyak sokkal egyenletesebb minőségűek, mint a portland cementbeton tárgyak. További előny, hogy a kénbeton « I <

«·· ·4·· · • ·· ·· ·♦· · • * · · 4 · « «· • ♦· · · 4 · ·“····

- 22 önmagában korróziónak ellenálló anyag, végezetül nem tartalmaz vizet, ennek következtében a tárgyak 0°C alatti hőmérsékleten is gyárthatók.

A találmány szerinti eljárást előnyösen egy 16o°G-ig terjedő hőmérsékletre, előnyösen 80°C és 150°C közötti, még előnyösebben 1OO°G és 145°G közötti, és legelőnyösebben 125°C és 135°G közötti hőmérsékletre az Öntés előtt előmelegített szerszámban hajtjuk végre. Az előmelegítés biztosítja, hogy a kén nem ragad hozzá a szerszám falához, mert a kén olvadáspontja kb.l20°G.

Az eljárás fenti a) lépését előnyösen úgy végezzük, hogy a keverék hőfokát 120°C és 150°C közötti, előnyösen 130°C és 140°C közötti hőmérsékletre állítjuk be, igy biztosítjuk, hogy a kén cseppfolyós legyen.

Gyakorlati okokból az anyag egy vagy több komponensét vagy több komponens keverékeit 17O°G-ig terjedő, előnyösen 130°G és 160°C közötti hőfokra melegítjük elő. így a hőfok beállításához szükséges idő számottevően csökkenthető, minthogy a kapott keverék hőfoka már közel van a kívánt öntési hőfokhoz.

A találmány alkalmazásának további részletei a fenti, részletes leírásból válnak nyilvánvalóvá. Érthető azonban, hogy a részletes leírás és a példák - noha a találmány előnyös megvalósítási módjaira mutatnak rá - csak a szemléltetést célozzák, mert a találmány különböző változatai és módosításai szakember számára ebből a részletes ·» <* ·>♦ • » · ·· ··>

• ···« · · · • « 9 9 9 · ♦ ·«·

- 23 leírásból tűnnek ki.

A találmányt részletesebben a következő, szemléltető, nem korlátozó jellegű példák világítják meg.

1. példa

A jelen példa bevezetésként egy csőgyártásra általában használt portland cementbetont ir le, melyet a szóbanforgó üzemben dolgoztunk fel. Az összetétel a következő volt:

komponens	kg/m³	1/m³
portland cement	280	89
pernye	100	45
finom aggregátum	900	346
(0-4 mm)
durva aggregátum	900	346
(4-8 mm)
víz	132	132
levegő		40

Az első lépésben csak a vizet helyettesítettük ekvivalens térfogatú vagyis elméletileg 251 kg/nr kéncementtel Gyakorlatilag a kívánt konzisztenciát valamivel kisebb mennyiségű kéncementtel értük el.

A*

Víz távolléteben a portlair cement már nem mint kötőanyag, hanem csupán mint töltőanyag szerepel. A kapott kénbeton keverék a következő összetételű volt.

1. Kompozíció

komponens	3 kg/m	1/m³
portland cement	288	92
pernye	102	46
finom aggregátum
(0-4 mm)	926	356
durva aggregátum
(4-8 mm)	926	356
kéncement³²	209	110
levegő	-	40

Valamennyi példában használt kéncement 96 tömegé kenet és tömegé lágyitószert tartalmaz, mely utóbbi diciklopentadién és ciklopentadién oligomerek 1:1 arányú elegye. Ez a kéncement a KKKK A/S, Koppenhága, Dánia cégtói szerezhető be vagy a Chemical Entrepries, Houston, Texas, USA-beli cégtől ΟΕΕΜΕΝΟ®' 2000 védj egyzett néven.

Az 1. kompozíciót teljes méretű tárgyak gyártására használtuk egy meglévő, konvencionális portland cement- ⁴beton tárgyakat előállító üzemben. A gyártás alatt a betont kb. 135°C-on öntöttük és a felhasznált szerszámot 80°C és 120°C közötti hőmérsékletre melegítettük elő. A keveréket a portland cementnél szokásos módon öntöttük, miközben azt 4 percig erőteljesen vibráItattuk. A betontárgyakat az öntés után azonnal kivettük a szerszámból.

Két különböző tárgyat öntöttünk: Euro pipe dugókat és GT kúpokat. Az Euro pipe dugók a csővégek lezárására szolgálnak. A gyártott Euro pipe dugók 60 cm belső átmérőjű csövekre alkalmas méretűek. Az Euro pipe dugók alakja hengeres, lapos fenekű edénynek felel meg, hengeres részének belső átmérője 60 cm és legnagyobb külső átmérője 76 cm. Az edény magassága 15 cm és fenekének vastagsága 8 cm. A gyártott GT kupelemek magassága 40 cm és belső átmérőjük a végeken 80, illetve 60 cm, vastagságuk 6 cm. Mindkét tárgy viszonylag egyszerű alakú, de a portland cementbeton gyártási gyakorlat azt mutatta, hogy azok öntés után összesének. Az első két csődugó gyártási kísérlet kivételével, amelyek sorén formaleválasztó olajat nem használtunk 4 db Euró dugót gyártottunk problémamentesen, majd 5 db GT kupelemet gyártottunk probléma nélkül. A laboratóriumi vizsgálat azt mutatta, hogy az 1. kompozícióból gyártott tárgyak repedésmentesek és levegőtartalmuk 3,4 Nyomószilárdságuk nagyobb, mint 55 MPa.

2. példa

Az 1. kompozíció bázisán egy uj keveréket állítottunk elő, melyben a portland cementet ekvivalens térfogatú pernyével helyettesítettük.

2. kompozíció komponens kg/m^1/m^ pernye315 finom aggregátum942 (0-4 mm )

143

362 durva aggregátum (4-8 mm) 942362 kéncement 17793 levegő -40

Az 1. példában leirt módszert szerint 7 db

GT kupelemet gyártottunk problémamentesen.

A laboratóriumi vizsgálat azt mutatta, hogy a

2. kompozícióból gyártott tárgyak repedésmentesek és levegő- tartalmuk 3,1 %· Nyomószilárdságuk nagyobb, mint 55 MPa.

3. példa

Ugyanazt a módszert használtuk, mint az 1. és

2. példában. 8 db GT kupelemet gyártottunk problémamentesen a következő összetételű kompozícióból:

3. Kompozíció

komponens	3 kg/m	1/nr⁵
pernye	313	142
finom aggregátum	838	322
(0-4· mm)
durva aggregátum.	1047	403
kéncement	177	93
levegő	-	40
4. példa
Teljes méretű	GT csöveket	öntöttünk egy port-

land cementbeton tárgyak gyártására szolgáló üzemben. Nevezett csövek méretei a következők voltaks

belső átmérő:	60	cm
magasság:	200	cm
falvastagság:	8	cm
tömeg, kb.:	1000	kg/db

Az üzem rögzített magú vibrátor asztallal, egy külső levehető szerszámmal és egy levehető fenékgyürüvel volt ellátva. A külső szerszámnak hőszigetelő köpenye volt. A szerszámot forró levegővel 80-120°C-ra melegítettük elő. Az öntés után, melynek folyamán 4 percig erőteljes vibrációt alkalmaztunk, a csövet kiemeltük a belső szerszámmagból úgy, hogy a fenékgyürüt daruval emeltük fel. A fenékgyürüt a földre helyeztük, majd eltávolitottuk a külső szerl számot.

Ily módon 7 db csövet gyártottunk problémamentesen a következő kompozícióból:

4. Kompozíció

komponens	3 kg/m	1/m³
pernye	320	145
finom aggregátum	850	327
(0-4 mm)
durva aggregátum	430	165
(4-8 mm)
durva aggregátum	600	240
(8-12 mm)
kéncement	186	98
levegő	-	25

A cső terhelésállóságának vizsgálatára a Dantest, Koppenhága, Dánia cég egy roncsoló vizsgálatot végzett. Ez a vizsgálat abban áll, hogy a csövet a csőhenger alkotójára merőleges irányban ható terhelésnek vetik alá, amig az el nem törik. A törőerő 233 kW volt. A gyártott tipusu GT csövek megkövetelt minimális törőszilárdsága 118 kW. A legyártott csövek törőszilárdsága ily módon 98 $-kal nagyobb, mint a megkívánt érték. A fenti tipusu csővel Összehasonlítható port landbementbeton csövek törőszilárdsága általában 30-50 $-kal nagyobb a megkívánt minimális értéknél.

5. példa

A példában leirt módszerrel 5 db GT csövet gyártottunk problémamentesen egy polipropilén szállal erősített, alábbi összetételű kénbetonból:

5. Kompozíció

komponens	3 kg/m	1/m³
pernye	300	136
finom aggregátum	820	315
(0-4 mm)
durva aggregátum	410	158
(4-8 mm)
durva aggregátum	600	240
(8-12 mm)
kénbeton	200	105
KRENIT^ szál³⁶	17	17

levegő • · * ·· ··· · • ····· · · · ···· · · · ··· ···

- 23 ^s12 mm hosszú, 20-40 yum vastag és 100-300 yum széles polipropilén szálak; a Danaklon A/S, Varié, Dánia cég gyártmánya.

A gyártott csövek törőszilárdsága 280 kN volt, ezt a minimális követelményt 137 $-kal haladja meg.

Az 1-5. példák azt mutatják, hogy szakember ismert összetételű portland cementbeton anyagból könnyen recepturálhat szárazöntési módszerrel csőgyártásra alkalmas anyagot. A találmány szerinti módszer csak az elméletileg számított összetétel apró igazítását kívánja meg ahhoz, hogy csőgyártásra alkalmas kénbeton összetételt kapjunk, ezeket a recepturális igazításokat pedig a szakember jól ismeri.

Nyilvánvaló, hogy az itt leirt találmány számos módon variálható. Az ilyen variációk nem jelentenek eltérést a találmány szellemétől és céljától, és valamennyi szakember számára nyilvánvaló ilyen módosítás a következő igénypontok oltalmi körébe tartozik.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Kénbeton-oső alakú saválló betontárgyak, azzal jellemezve, hogy gyártásuk száraz öntési módszerrel, előmelegített szerszámban, erőteljes vibráltatás mellett - olyan hőmérsékleten, melyen a kéncement folyékony halmazállapotú - csőgyártásra alkalmas portland cementbeton alapon recepturált anyagól- úgy készül, hogy a portland cement, a töltőanyag, valamint a viz (térfogat szerinti) mennyisége kéncement és töltőanyag lényegében ekvialens térfogat szerinti mennyiségével van helyettesítve.
2. Az 1. igénypont szerinti kénbeton csövek, azzal jellemezve, hogy a kéncement térfogat szerinti mennyisége lényegében a portland cementbetonban lévő viz térfogat szerinti mennyiségével ekvivalens és, hogy a töltőanyag térfogat szerinti mennyisége lényegében a portland cementbetonban lévő portland cement és töltőanyag térfogat szerinti mennyiségével ekvivalens.
3. Az 1. vagy 2.igénypont szerinti kénbeton csövek, azzal jellemezve, hogy olyan nanyagból készültek, amely térfogatiban kifejezve

5-30 $ kéncementet,

0-70 $ durva, 4 mm-nél nagyobb szemcseméretü aggregátumot,

- 31 10-80 % finom, 4 mm-ig terjedő szemcseméretü aggregátumot,

3-40 % töltőanyagot,

1- 10 $ levegőt,

0-5 % erősítő szálat,

0—10 $ adalék- és/vagy segédanyagot tartalmaz.
4. Az előző, 1-3. igénypont szerinti kénbeton csövek, azzal jellemezve, hogy olyan anyagból készültek, amely térfogat $-ban kifejezve

7-14 % kéncementet,

30„45 % durva aggregátumot,

28-40 finom aggregátumot,

10-20 $ töltőanyagot,

2- 6 % levegőt,

0-3 % erősítő szálat,

0-10 $ adalék- és/vagy segédanyagot tartalmaz.
5. Eljárás az előző, 1-4. igénypontok bármelyike szerinti kénbeton csövek előállítására, azzal jellemezve, hogy

a) az anyag komponenseit összekeverjük és a keverék hőfokát olyan értékre állítjuk be, melyen a kéncement folyékony halmazállapotú, »9 ···'

b)

ο) mezve

a)

b)

c) azzal al) a2) • · * · · ♦ ·· ···'««··· · • · « · » · · « · ««·· · · ««» ·««

- 32 a keveréket ezen a hőfokon erőteljes vibráltatás alatt 16o°C-ig terjedő, előnyösen 120°C és 140°C közötti hőfokra előmelegített szerszámba öntjük, a kiöntött csövet a szerszámból kivesszük.
6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellehogy az anyag komponenseit összekeverjük és a keverék hőfokát 120°C és 150°G közötti, előnyösen 130°C és 140°C közötti hőfokra állítjuk be, a keveréket ezen a hőfokon erőteljes vibráltatás alatt 160°C-ra, előnyösen 120°C és 140°C közötti hőmérsékletre előmelegített szerszámba öntjük, az öntött csövet a.szerszámból kivesszük.
7. Az 5. vagy 5. igénypont szerinti eljárás, jellemezve, hogy az anyag egy vagy több komponensét vagy több komponens keverékét egyenként 170°C-ig terjedő, előnyösen 130°G és 160°C közötti hőfokra melegítjük, a komponenseket összekeverjük és a nyert keverék hőmérsékletét 120°C és 150°C közötti, előnyösen 130°C és 140°C közötti hőfokra melegítjük, • · · *ι · » 4 · ··· • Λ · ·»»4

4 ···· · · ··

V··· · ·· ······

b) a keveréket ezen a hőfokon erőteljes vibráltatás közben 160°C-ra, előnyösen 120°C és 140°C közötti hőmérsékletre előmelegített szerszámba öntjük,

c) az öntött csövet a szerszámból kivesszük.
8. Az előző, 5-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az öntőszerszámot az öntés előtt 80°C és 150°0 közötti, előnyösen 100°C és 145°0 közötti, még előnyösebben 125°C és 135°C közötti hőfokra melegítjük elő.