HUT66991A

HUT66991A - Method to recluce scaling due to freezing and thawing in concrete

Info

Publication number: HUT66991A
Application number: HU9302342A
Authority: HU
Inventors: Bernard Malric; Rejean Beaudoin; Chantal Berthelot
Original assignee: Domtar Inc
Priority date: 1991-02-14
Filing date: 1992-02-06
Publication date: 1995-01-30
Also published as: BR9205636A; ES2079854T3; NO932895D0; FI104165B; CA2104026C; EP0571456B1; FI104165B1; DE69205968T2; NO932895L; GR3018942T3; US5314755A; FI933591A; AU1237092A; FI933591A0; CZ282758B6; BG98035A; CZ165193A3; EP0571456A1; DE69205968D1; DK0571456T3

Description

Kivonat

A beton, elsősorban a vasalásmentes boton_s legalább egy maradék mennyiségű nátrium-fluoro-foszfátot tartalmaz, amely csökkenti a beton fagyása és olvadása miatt fellépő anyagleválást. A beton fagyása és olvadása következtében jelentkező anyagleválás csökkentésére szolgáló eljárás során a betont legalább nátrium-fluoro-foszfátot tartalmazó rendszerrel érintkeztetek.

rf—• · · ·

<í

ADVOPAT ’ -Τ o-r ?, , _ .

_Kc ,. --ΑΠΑΙΜΙ IRODA

FÉLDÁNY c 01 '4 3> //g c Ο 4 Iá áí Μ> c H P Λ les

Doxntar Inc., Montreal, Kanada

Feltalálók: 1.ÍALRIC Bemard

Divonne les Bains, Franciaország

BEAUD0IK Rejean

Vaudreuil, Kanada

BERTHELOT Chantal

Vaudreuil, Kanada

A nemzetközi bejelentés napja:1992.o2.o6. /PCT/CA 92/0004-6/

Zlöcbbs'ge:lS91.o2.14. /655,793 USA/

9394 • · · ·

A találmány tárgya eljárás beton fagyása és olvadása miatt fellépő anyagleválás csökkentésére, elsősorban olyankor, amikor a beton felületének jégmentesítésére valamilyen jégmentesítő szert, pl. nátrium-kloridot használnak.

Az 5071579 sz. USA szabadalom /1991 december lo, Domtar Inc./ nátrium-fluoro-foszfát - ez az anyag nátriummonofluoro-foszfát /rövidítve LIFP/ néven is ismeretes alkalmazását írja le vasbeton korrózióvédelmére, amikor a beton pl. klorid ionokat tartalmazó korrozív közeggel érintkezik.

Az említett USA szabadalom leírja, hogy az acélbetéteknél galvanikus korróziós cellák keletkeznek, aminek következtében az acél korrodál és a betont romboló feszítőerők lépnek fel.

Betont használnak az építőiparban, valamint különböző ontott elemek, pl. útburkoló lemezek, szerkezeti elemek, keretek, csatornázási elemek, csövek, stb. gyártásához .

A beton alkalmazásánál nehézséget okoz az, hogy anyag tulajdonságai romlanak, ha ismétlődő fagyási és olvadási ciklusoknak van kitéve.

A betonnak a fagyással/olvadással szembeni érzékenységét annak tulajdonítják, hogy a beton pórusaiban mozgó nedvesség feszültségeket gerjeszt. A fagyási/olvadási ciklusok során a víz vándorlása következtében olyan feszültségek alakulnak ki a beton szerkezetében, amelyek a beton repedezéséhez vagy töredezéséhez vezetnek.

f ·· · · • · · · * · • · ···· ····

	- fagyási/olvcaási ciklusok következtében fellépő be-
tonkáj	.-osodás nincs kapcsolatban az acélbetétek korróziója
ml a z ι	jelentkező károsodással, és vasbetonnál, ill. vasa-
1 S L· X	ién tartalmazó betonnál egyaránt előfordul. mtalúnosan megfogalmazva a találmány beton fagyúsa
és -ol'.	zadása miatt fellépő anyagleválás csökkentésére vo-

natkozik, amit úgy érünk el, hogy a betont, pontosabban a beton felületét nátrium-fluoro-foszfátot tartalmazó rend szerrel érintkeztetjük.

A találmány tárgya továbbá egy olyan beton, amely a triun-fluoro-foszfútból legalább egy maradék mennyisedet

A betont az említett rendszerrel különböző módokon hozhatjuk érintkezésbe, pl. bevonással, permetezéssel, ecseteléssel, hengerléssel, mázolással, áztatással, merítéssel, impregnálássál vagy porral történő beszúrással; vagy olymódon, hogy az 1ΨΡ oldattal kezelendő betonfelületet egy gáttal vesszük körül; vagy bármely más olyan módon, anely áLkalmas a beton felülete és a nátrium-fluoro-foszfát közötti érintkezés megteremtésére.

A találmány szerinti eljárást előnyösen úgy hajtjuk végre, hogy a betont nátrium-fluoro-foszfát vizes oldatával permetezzük be.

A találmány szerinti eljárás végrehajtásánál célszerű, ha a betont a nátrium-fluoro-foszfát vizes oldatát tartalmazó rendszerrel való kezelés előtt szárítjuk.

Ha a beton jégmentesítése is szükséges, a rendszer jégmentesítőt, elsősorban nátrium-kloridot tartalmazhat.

• · • · • · • · · · ·

használjuk, hogy magában foglalja a beton kezelésénél a nátrium-fluoro-foszfáttal együtt használható oldószereket, jégmentesítőket és hordozókat.

A találmány beton kezelésére alkalmazható, beleértve betonfelület kezelését is. A beton lehet közönséges beton vagy betétekkel, elsősorban acélbetétekkel megerősített be ton.

A nátrium-monofluoro-foszfátot célszerűen vizes oldat ban alkalmazzuk, amely legfeljebb 35 tömegé, előnyösen

0,5-től 20 tömeg% nátrium-monofluoro-foszfátot tartalmaz,

A találmány tárgyát a továbbiakban példák és rajzok alapján részletesen ismertetjük. A rajzokon az 1. ábra : a beton tömegvesztesége a fagyási/olvadási ciklusok számának függvényében kezeletlen és a találmány szerint kezelt betonnál.

A találmányt az alábbiakban példák alapján mutatjuk be.

1-6 .példák

A beton próbatesteket kockák vagy tömbök formájában egy tömegrész portlandcementből /10 típus vagy ASTI’.I 1 típus, általános célú cement/, 0,52 tömegrész vízből, 2,25 tomegrósz homokból és 2,75 tömegrész 4 és 20 csokorszámnak megfelelő szemnagyságú adalékanyagból alakítjuk ki.

Az adalékanyag szemmegoszlását az I.táblázat tartal mazza ···· • · • · • · · · · • · · · ·

ι. táblásat

Adalékanyag	Részarány
szemmegoszlása	/%/
/csokorszám/
4-6	30
6-3	25
8-12	20
12-16	15
16-20	10

A betonból kockákat öntöttünk, amelyeket három napra műanyag fóliával takartunk le, majd 28 napig desztillált vízben kezeltünk.

A betonkockákat 24 óra hosszat szárítottuk: az 1-4 példában szobahőmérsékleten, II.táblázat; az 5 és 6.példában, III.táblázat, a kockákat magasabb hőmérsékleten, mégpedig 5O°C-os kemencébe helyezve szárítottuk.

A kockákat ezután a következőképpen kezeltük:

Az e.nyagleválással szembeni védelem érdekében a betonkockákat nátrium-r.ionofluoro-foszfát vizes oldatába merítetértük a kockák súlyát. A többi ciklusok előtt a kockákat

kockák

• · ··

Isi j e11em zőinak

•fp p*v ^Χ '-Öv' tarozásához as LFP kezelési cikluson átesett és /referen-

ket végeztük:

A nátrium-monofluoro-foszfáttal kezelt, ill. nem kezelt kockákat vízzel mostuk és egy deszkán 3 napig -szári-

toltuk, amíg	súlyuk állandósult. Ezután a kockákat egy o-
lyan edénybe	helyeztük, amelyben egy cellulóz szivacs volt
Az edénybe a	szivacs magasságának a feléig 4 %-os vizes
KaCl oldatot	töltöttünk. Az edényt ezután szorosan lezár-

tűk és 16-tól 18 órára egy -10°C-os fagyasztótérbe helyezAz edényt ezután 6-8 óra hosszat szobahőmérsékleten tartottuk, úgyhogy egy í'agyasztási/olvasztási ciklus egy napig tartott. A vizsgálatok 5-7 ciklust tartalmaztak: a ciklusok fagyasztási/olvasztási számát a kockák szemrevéfelezésével határoztuk meg, azaz geztük, amíg egy bizonyos mértékű anyagleválást lehetett észlelni. A kockákat ezután desztillált vízzel mostuk és óra hosszat szárítottuk, majd megmértük a tömegvesztesóget és képeztük ezek átlagát.

Az edényt a fagyási/olvadási ciklusok folyamán szorosan lezárva tartottuk.

A II.táblázat a nátrium-monofluoro-foszfáttal végzett kezelés hatását mutatja a betontömbökre, amelyeket a kezelés után szobahőmérsékleten egy napig szárítottuk.

• * f~7 (

II.táblázat

Anyagleválás szobahőmérsékleten szárított, majd I.TP-vel kezelt betonnál

Példa száma: A	minta	1	2	3	4
l.JfP kezelés /ciklus x koncentráció/	—	1x5%	1χ20;ύ	3x20%	5x20:
visszamaradt 1:11'?% /tömegnövekedés/	0	0	0.4	1.5	3.7
fagyási/olvadási	32	12	10	7	0

vizsgálat 4%-os IlaCl oldatban Tömegveszteség/%/

A II.táblázatból jól látható, hogy a kezeletlen kockák /A minta/ a kb. egy hetes kezelés folyamán 32% tömegveszteséget szenvedtek, míg az 1.példa szerinti egyszeri kezelésnél a törnegveszteség 12% volt.

A 2.példában, ahol a kockákat egy ciklusban 20%-os LTP-vel kezeltük, az átlagos tömegveszteség csak 10% volt.

A 3.példában, ahol a kockákat három ciklusban 20%-os liPP-vel kezeltük, átlagosan 7% tömegveszteség adódott.

A /.példában, ahol a kockákat öt ciklusban 20%-os LIPP-vel kezeltük, a betonkockák nem szenvedtek tömegveszteséget.

és 6.példa.

Amint a III.táblázatból látható, az L'IFP hatásosabb volt, ha szárított betonra alkalmaztuk. A szárítást 5o°Con végeztük, de a többi feltétel ugyanaz volt, mint a 2.és 4.példában, annak a kivételével, hogy a fagyasztásnál és ···· ····

« · • ·4· olva.s·ζ tásnál a kockák egyik csoportját vízben, másik csoportját pedig 4:-j-os KaCl oldatban helyeztük el.

táblázatból látható, hogy a fagyási/olvadási vizsgálatnál vízben semmilyen romlás nem volt észlelhető,

egyetlen ciklusban kezelt betonkockák sern szenvedtek tömegveszteséget. A betonban visszamaradt l.'FP koncentráció is

Λ III.táblázatból látható, hogy a szárított beton nagyobb mennyiségű Ι.ΦΡ oldatot abszorbeál. Az ezen a magasabb hő mérsékleten szárított beton, amint a III.táblázatból lát ható, kb. 30%-kal több IlFP-t abszorbeál.

III.táblázat
Anya-leválás 5O°C-on szárított	és l.IFP-vel	kezelt betonnál
Példa száma	5	6
Ikl'P kezelés /ciklus x koncentráció/	1x20%	5x20%
visszamaradt LTP% /tömegnövekedés/	0.5	5.9
íagy ási/olvadási vizsgálat vízben /tömegveszteség '3!	0	0
zagyasi/olvámosi vizsgáiéit 4 %-os haCl oldatban /tömegveszteség %/	0	0

• · · · • · 4 ♦ * « · · t • · • 4 koncentráció a betonban nagyobb védettséget eredményez a

a visszamaradt Lá'P %-át jellemző tömegnövekedést összehasonlítjuk a tömegveszteséggel.

visszamaradt liFP-t megadó tömegnövekedés

ck egy adott koncentrációnál és ciklusnál nagyobb, ha a betont magasabb hőmérsékleten szárítjuk, ami azt jelenti, hogy a beton - szivacshoz hasonlóan - nagyobb mennyiségű láPP oldatot szív fel, ha száraz.

Ez egyúttal azt is jelenti, hogy a betont a tömegveszteség megakadályozására célszerű már közvetlenül a kötést követően érintkezésbe hozni a nátrium-fluoro-foszfúttal.

7-14.példák

Az ASTLI C-672 szabványnak megfelelően betonlemezeket készítettünk. A lemezeket úgy terveztük, hogy fagyasztással és olvasztással szemben kis ellenállásuk legyen, és l.TP vizes oldatával impregnáltuk őket. A lemezeket az első impregnálás előtt 4O°C-on tartottuk 24 óra hosszat, majd az egymást követő impregnálások között 23°C-on 50% relatív nedvességtartalom mellett 4S óra hosszat.

a lemezek egy első A sorozatát kétszer impregnáltuk, amelyek időtartana 5-5 perc volt. A lemezek egy második B sorozatát ötször impregnáltuk, amelyek időtartama 30-30 perc volt.

A vizes LIPP oldat koncentrációja 20 tömeg% volt. A lemezeket 23°C-on, 50% relatív nedvességtartalom mellett ·· *· • · · · • · • · a··« ···· ·*·· φ • · « ♦ * « · «··· ·* · toroltuk.

Az eredményeket a IV.táblázat tartalmazza:

IV.táblázat

LtFP telítettség az impregnálások számának függvényében

A betox^által felvett I.1PP oldat g/ni

Impregnálási ciklus	A sorozat	B sorozat
1	365	600
2	700	1000
3		1200
4		1550
5		1770

Az impregnált lemezek A és B sorozatait, valamint hasonló, de nem kezelt lemezeket nyomószilárdsági és húzószilárdsági vizsgálatnak vetettük alá, mégpedig az A és B sorozatok impregnálását követően 9 nappal és 3 hónappal, miközben a lemezeket 23°C-on, 50% relatív nedvességtartalom mellett tároltuk.

• 4 ·

V.tábl éld·

11	38.9	42.1	43.5
12	41.5	44.7	43.1
13	41.5	40.3	44.8
14	40.7	44.3	47.2
15	42.6	44.9	47.7
16	41.3	43.7	33.9
17	40.3	38.4	46.3
18	43.5	39.1	45.5
A 3 hónap	> után mért	nyomószilárdságot	a VI.táblázat
tartalmazza:
	VI.táblázat
Példa száma	Referencia	Impregnálássál
	impregnálás nélkül	2 impregnálás	5 impregnálás
	/l'IPa/	/kPa/	/kPa/
7	42.6	39.7	44.1
8	39.0	38.7	44.3
9	41.2	40.6	44.7
10	40.8	41.2	46.3
11		43.7	48.3
12		38.7	41.7
13		43.6	45.1
14		42.9	44.3

• ·

- 12 ηε»ρ után mért húzószilárd tót a VII.táblázat

VII.táblázat

Példa száma	Referencia /MPa/	Inp /éra/· 2	regnálással /MPa/ 5 -
7	4.76	5.12	4.86
8	4.84	4.51	4.87
9	5.47	4.89	5.00

A 3 hónap után mért húzószilárdságot a VIII.Xablazat tartalmazza:

VIII.táblázat

Példa száma Referencia	Impregnálássál
/MPa/	/MPa/	/MPa/
	2	5

7	6.64	6.15	5.94
8	6.24	7.19	6.46
9	6.03	6.60	6.42

A 3.ábrán a betonlemezek anyagiéválás következtében mutatkozó tömegvesztesége és a fagyasztási/olvasztási ciklusok széna látható a betonlemezek A és B sorozatára, valamint a hasonló, de MPP-vel nem impregnált lemezekből álló C sorozatra. Ezeket a vizsgálatokat 3 hónapos tárolás után végeztük el, amelynek folyamán a próbatesteket 23°C-

* · · ·

- 13 os és 5O;j relatív nedvessógtartalmú örnyezetben tartottuk.

Λ legkisebb töraegveszteséget az ötször impregnált B sorozatnál, a legnagyobb tömegveszteséget peuig az F.FP-vel nem impregnált C sorozatnál mértük.

15.példa

A 7-14.példákban leírt módon betonlenezeket készítettünk. A lemezek egy D sorozatát I.LFP oldatban, egy E soroza.tát pedig vízben áztattuk.

mindegyik esetben ötszöri áztatást alku Ima. ztunk, amelyek és közben a hőmérséklet 40°C mindegyike lo napig tartott, volt. Az egyes áztatások köott a lemezeket egy szárítókemencében 40°C-on szárítottuk.

Az így kezelt próbatesteket fagyasztási/olvasztási ciklusoknak vetettük alá, és mértük a tömegveszteséget

IX.táblázat

Fagyasztás!/olvasztási ciklusok száma

Tömegveszteség /kg/m /

D sorozat E sorozat

5	0	0.05
10	0.03	0_o2
15	0.03	0.76
20	0.09	1.7
25	0.10	2.3
30	0.14	2_O8
35	0.17	3.3
40	0.17	3.6
. találmányt a	fentiekben elcnvt	is példák alapján is-
;tük, de az ig	énypontok oltalmi	körén belül termesze

még számos további változat is lehetséges.

• · ··· · ·

Imi

1. Eljárás beton felületén fagy ás és olvadás miatt fellépő anyagleválás csökkentéséra, azzal jellemezv e, hogy vasalásmentes beton felületét legalább nátrium fluoró-foszfátot tartalmazó rendszerrel érintkeztetjtik, és a beton felületen fagyás és olvadás miatt fellépő anyagleválás csökkentésére alkalmas mennyiségű nátrium-fluoro-foszfát behatolását idézzük elő a beton felületébe.

O ' Γ' · z x xú	1 .igénypont	szerinti	eljárás, a ζ z	a 1 j	e ι Ί e_
néz	v e, hogy a	rendszer	vizes közegben	oldott	nátrium-
fluoro	-foszfátot	tartalmaz	•
Q A rr > ·	1 .igénypont	szerinti	eljárás, a ζ z	a 1 j	e 1 1 e-

r.a e z v e, hogy a rendszer nátrium-fluoro-foszfátot és jégmentesítőt tartalmaz.

4. Az 1.igénypont szerinti eljárás, azzal jelle- m e z v e, hogy a rendszer nátrium-fluoro-foszfátot és nátrium- ki őri dót tartalmaz.

5. Az 1.igénypont szerinti eljárás, a ζ z a. 1 j e 1 1 em e z v e, hogy az említett érintkeztetést a beton permetezésével végezzük, es a rendszer nátrium-fluoro-foszfát vizes oldatát tartalmazza.

6. Az 1.igénypont szerinti eljárás, azzal j e 1 1 e4 « · • · v · sál véezzük, es a rendszer nátrium-fluoro-foszfát vizes oldatát

7. Az 1-4.igénypontok bármelyike szerinti eljárás, a z z a 1 jellemezve, hogy az említett fluoro-fosz<

1-, fát nátrium-monofluoro-foszfát.

3. A 2.igénypont szerinti eljárás, azzal j e 1 1 em esve, hogy a beton felületének nátrium-fluoro-foszfáttal történő érintkeztetése előtt a beton nátrium-fluoro-foszfát felvevőképességét a beton szárát ásával noveljük

9. Eljárás beton felületén fagyás és olvadás miatt feliépo anyagleválás csökkentésére, a z z a 1 jellemezv e, hogy a beton nátrium-fluoro-foszfát felvevőképességét a beton felületének szárításával növeljük, majd a szárított be t onfelüle te t vizes közegben oldott nátrium-fluoro-foszfá tót umtaliLi ci s o rendszerrel érintkeztetjük í, és a beton felüolvadás miatt fellépő anyamleválás csökkenéré a.l ka Inas mennyiségű nátrium-fluoro-foszfát behatóié

G-’.

szerinti eljárás j e 1 1 ev e, hogy a beton.

zzal jelle··.:

···♦ ·

... ... '.· *.·; J	O^y OG uOZ fCjlOcöJkGEO’G	zo.rsri.mzo vmoezm.
η o ~ p r í- · '· ~ -L k- · A-	'dny ront ok bármelyike szer	inti élj írás, a z -
z a 1 jel	1 e m esve, hogy a ren	dszer nátrium-fluo-
ro-foszfátot	és jégmentesítőt tartalma	r ’ *-> ·

13. Λ 5-11.igénypontok bármelyike szerinti eljárás, a z se. 1 jellemezve, hogy a rendszer nátrium-f luoro-foszfátot és nátrium-kloridot tartalmaz.

14. A 9—11.igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az érintkeztetést permetezéssel végezzük, és a rendszer nátrium-fluoro-foszfát vizes oldatát tartalmazza.

15. A 9-11.igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az említett fluoro-foszfát nátrium monofluoro-foszfát<,

16	•	Λ íx Z	1	.i	gúny pont szerinti	eljárás, a z	»7	a 1	j e 1 1 e-
rí	e	Γ7	V	e,	hogy az említett	érintkeztetés	t	0 ’	’etleniil a
be	to	n	kö	, / ze	se után végezzük.
17	4	íx	9 4	va	gy 9.igénypont szerinti eljárás	5	8. Σ	z a 1 jel-

e m e z v e, hogy legfeljebb 35 törneg% nátrium-monofluoro-foszfát tartalmú oldatot alkalmazunk.

13. A 2.igénypont szerinti eljárás, azzal j e 1 1 e···♦

• · • ·· · ι · • » » ···· · · * ·· • · ·* ·»

tartalmú oldatot alkalmazunk.

ly. Az

1-4 • <3 0

Claims

9.igénypontok bármelyike szerinti eljárás,

CL Z z

a 1 j θ

1 e m e ζ v e, hogy a rendszert a beton felt

'.le téré perc le t e z zük.
20.

jl Γ7

1-4 r

c<

• Ab

9.igénypontok bármelyike szerinti eljárás, a z

Γ7 a 1 ΐ e

1 e n. e ζ v e, hogy a rendszert ecseteléssel vi sszü.

k fel . a beton felületére.

21.

Az

1-4 . és

9.igénypontok bármelyike szerinti ei járás , a z z

a 1 j θ

1 e n e ζ v e, hogy a rendszerrel a beton felületét áztatjuk.

22. Az 1-4. és 9.igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a betont a rendszerbe merítjük.

23. Az l.vagy 9.igénypont szerinti eljárás, azzal j éllé r.i e ζ v e, hogy a rendszert porszórással visszük fel a betonra.

24. A 21.igénypont szerinti eljárás, azzal jelle m e ζ v e, hogy a betont gáttal körülvéve áztatjuk.

25. Vasalásmentes beton, azzal jellemezve, hogy· felülete legalább maradék menny i s ó gú ná t ri um-f1uor ot υ

bO.

C· sze na;

27. látrium-öionof luoro-foszfát alkalmazása ma és olvadása miatt fellépő anyagleválás csökkentésére.

23. A 27.igénypont szerinti alkalmazás, azzal j éllé m e z v e, hogy a nátriura-monofluoro-íoszfát vizes ol datban van.

29. Nátrium-monofluoro-foszfátot és jégmentesítőt tartalmazó rendszer alkalmazása beton fagyása és olvadása miatt fellépő anyagleválás csökkentésére.
30. Λ 29.igénypont szerinti alkalmazás, azzal jellemezve, hogy a jégmentesítő nátriura-klorid.

A meghatalmazott:

ADVOPATENT SZABADALMI IRODA

KC'/ARI GYÖRGY szabadalmi ügyvivő

1011 Budapest, Fö ,U. 19

Hl/Qi ·« ·· · ··«· · « · · · i · · *·»···· • · «··· · · ···* /» . L

............ * Λ!

669.91 A

1/1 ? 'ZZÉTÉTELI PÉLDÁNY

1?

[Μ ΡΙ5Ε6 ZALAS ÁJ£L\OlL

-------------------------------------------!

m —i— m —i—¹—i— m cn

------------------1-----------------in

----1----!----1----Γ-^φ- O m o rn

CN (ί^ω/^ΒΧ)

OPATEUT ° ⁷ -- ' PAI.MI IRODA